Токсикокинетика. Основные пути поступления, распределения, накопления и элиминации токсических веществ в организме
Наука токсикология и ее значение.Ученые - основоположники ветеринарной и медицинской токсикологии
Токсикология - наука о ядах. Ветеринарная токсикология - наука, изучающая свойства ядовитых (токсичных), то есть неприемлемых для организма веществ и их действие на животных (сельскохозяйственных, промысловых), птиц, рыб, пчел, а также пути превращения их в организме (накопление в органах и тканях, выделение с молоком и яйцами).
В задачу ветеринарной токсикологии входят разработка методов диагностики, профилактики и лечения отравлений животных; установление максимально допустимых уровней (МДУ) остаточных количеств пестицидов и других токсических веществ в кормах и продуктах питания, анализ и проведение на этом основании ветеринарно-санитарной оценки продуктов животноводства, кормов. В связи с расширением ассортимента применяемых химических материалов в животноводстве, усилением охраны окружающей среды и продуктов питания от загрязнений значительно расширились функции ветеринарной токсикологии. В ее задачу теперь входит решение таких вопросов, как токсикологическая оценка антисептиков,полимерных и пластических материалов, применяемых в животноводстве, консервантов кормов, премиксов, дезинфектантов и лекарственных препаратов ветеринарного назначения, новых пестицидов, используемых для защиты сельскохозяйственных животных, кормовых культур, лугов, пастбищ и леса.
|
|
|
История ветеринарной токсикологии уходит в древность. Однако самостоятельное значение как ветеринарная дисциплина она приобрела с появлением трудов французского ученого Ш.Корневена. В России пионером в преподавании ветеринарной токсикологии был профессор Ф.Т.Попов. Он создал первую кафедру ветеринарной токсикологии и токсикологический музей в Харьковском ветеринарном институте, издал книгу “Краткий курс судебной ветеринарии” и монографию “Методы экспертизы сена”, изучал токсичность ядовитых растений и создал уникальный для того времени Музей ветеринарной токсикологии и судебной ветеринарии.
В Казани в течение ряда лет самостоятельный курс ветеринарной токсикологии читал профессор Ф.В.Караулов, а затем профессор Н.А.Сошественский. Н.А.Сошественский разработал ряд вопросов общей токсикологии и токсикологии синтетических боевых отравляющих веществ (БОВ), он ввел в учебные планы курс токсикологии БОВ, изучавший действие отравляющих веществ, применявшихся в Первую мировую войну, на домашних животных. На базе этого курса в некоторых институтах были созданы курсы ветеринарной токсикологии, изучавшие и кормовые отравления. Поэтому он по праву считается основоположником ветеринарной токсикологии как научной дисциплины, им написано фундаментальное руководство по токсикологии и профилактике отравлений БОВ.
|
|
|
Вопросы токсикологии, особенно отравление сельскохозяйственных животных ядовитыми растениями, во Всесоюзном институте экспериментальной ветеринарии исследовал профессор И.А.Гусынин. Результаты своих работ он обобщил в фундаментальной монографии “Токсикология ядовитых растений”. Существенный вклад в развитие ветеринарной токсикологии внес профессор А. М. Вильнер, издавший монографию “Кормовые отравления сельскохозяйственных животных”. С.В.Баженов предложил систематизировать растения по содержащимся в них ядовитым соединениям, что вносит определенный порядок в систематизацию ядовитых растений.
В изучении кормовых отравлений животных существенный вклад внесли: А.М.Вильнер, М.А.Полянский, А.Н.Бабашинский,А.Ф.Башмурин. В разработке теоретических основ токсикологии сыграли идеи и исследования Н. П. Кравкова, Н.В.Лазарева, А.И.Черкеса,В. М. Карасика, М.П.Николаева, В.И.Скворцова, В.В.Савича, А.И.Кузнецова. Н.В. Лазарев написал фундаментальную монографию “Вредные вещества в промышленности”, являющуюся очень важным научным наследием.
|
|
|
Большой вклад в развитие ветеринарной токсикологии внесли: П.Я.Рыбак, З.П.Скородинский, П.Е.Радкевич, А.В.Николаев, С.Г.Сидоров, И.Е.Мозгов, М.И.Рабинович, С.В.Баженов.
Изучению микотоксикозов посвящены исследования, выполненные под руководством профессоров Н.А.Спесивцевой и А.Х.Саркисова. Развитию отечественной ветеринарной токсикологии в значительной мере способствовали работы профессоров В.А.Сковронского, И.А.Сторожева, И.Н.Гладенко, Д.Д. Полоза, Н.И.Жаворонкова.
В древние времена людям были известны яды: аконит, кураре, стрихнин. Уже применяли листья, цветы, корни и семена растений.
В древнейших источниках медицины (1500 год до нашей эры) содержится информация о ядовитых растениях,многие из которых позже стали использовать в качестве лекарств или оружия. В древние времена использование ядов было покрыто тайной и объяснялось связью со злыми духами и черной магией. Пользоваться ядами для охоты на животных с преступной, а затем и лечебной целью люди научились задолго до того, как поняли механизм действия ядовитых веществ.
Возраст токсикологии как области медицинских знаний принято приравнивать к возрасту медицины. В одном из наиболее древних литературных источников медицины - папирусе Эберса (1590 год до нашей эры, Египет) - содержится информация о ядовитых растениях, многие из которых позже стали использоваться человеком в качестве лекарственных средств или орудия убийства. Это аконит, соком которого люди впервые стали смачивать свои стрелы; опий, ставший первым лекарственным средством от боли и снотворным; токсичные вещества беладонны, придававшие особую прелесть женским глазам.
|
|
|
В древнеиндийских книгах (Аюрведа, 900 год до нашей эры) также приводятся сведения о ядах и противоядиях.
Гиппократ, основоположник практической медицины, имел вполне определенное понятие о яде и отравлении и заложил принципиальные основы лечения отравлений как заболеваний, связанных с поступлением в организм ядовитых веществ.
Человек может стать невосприимчивым к яду, если вводить его в организм длительно небольшими дозами. Понтийский царь Митридат VI Эвлатора (120-63 годы до нашей эры) принимал ежедневно смесь, состоящую из различных растений, частей организмов змей и других компонентов (36 компонентов). Предание гласит, что эксперимент оказался удачным. Также Митридат VI и его придворный врач ставили опыты над приговоренными к смерти людьми, подвергая их действию ядов змей, а потом проверяли различные способы лечения. Целью опытов Митридата было создание противоядий и разработка методов привыкания к ядам. Состояние невосприимчивости к ядам называют митридатизмом или толерантностью.
Значительный вклад в науку о действии ядов внес выдающийся врач Гален, предложивший метод нейтрализации токсинов веществами противоположного физиологического действия по принципу “согревающие-охлаждающие”. В работах Галена наряду с практикой выбора антидота по действию, противоположному действию яда, описаны методы “изгнания яда” из организма и поглощения яда антидотом. Для удаления яда антидот должен возбуждать функции организма, ответственные за выведение; вызывать рвоту, слюнотечение, понос, усиленное мочеиспускание и потоотделение. Для поглощения яда антидот должен сам соединяться с ядом и выводиться с ним из организма.
Вершиной развития медицины и токсикологии в Средней Азии являются работы Авиценны (около 980-1037 годы). В “Каноне врачебной науки” он пишет о ядах, применяемых в еде и питье.
Средние века. В мрачный период средневековья отравления широко применялись в политической борьбе и частной жизни. Чаще всего использовали мышьяк, который составил целую эпоху применения ядов в криминальных целях. Постепенно знание свойств ядов и противоядий стало необходимой частью образования врачей и аптекарей.
Эпоха просвещения. Наиболее выдающимся последователем клинического опыта был Парацельс. Он заложил основы современной токсикологии, доказав, что яд - химическое вещество с определенной структурой, от которой зависит его токсичность, а от лекарственного вещества он отличается только величиной дозы.
Новое время. Большой вклад в становление токсикологии как самостоятельной биологической дисциплины внес Орфила Матье (1787-1853). Орфила опубликовал значительные труды по токсичности природных соединений и судебной токсикологии. Ему принадлежит первое определение токсикологии как самостоятельной науки о токсических свойствах химических веществ.
Труды Клода Бернара посвящены механизму действия на живой организм никотина, кураре и других ядовитых веществ, явились той основой, на которой стали быстро развиваться экспериментальная фармакология и токсикология.
С развитием химической науки на рубеже XVIII-XIX веков были открыты принципы биологического действия химических веществ и яды потеряли свое мистическое значение. Однако появились многочисленные синтетические вещества, многие из которых оказались высокотоксичными.
К 1825 году были синтезированы фосген и горчичный газ, позднее использованные в Первой мировой войне. Определение токсикологического потенциала этих вновь синтезированных соединений подвело фундамент под научную основу токсикологии и ее повседневное использование.
Вплоть до XIX века токсикологии как самостоятельной научной дисциплины не существовало. Она оставалась чисто прикладной областью судебной медицины.
Систематическое применение лекарственных средств защиты растений сельскохозяйственных культур от вредных объектов началось во второй половине XIX века. Фунгицидные свойства формальдегида открыл Август Вильгельм Гофман, в 1867 году формальдегид использовали для обработки семян зерновых культур. В борьбе с болезнями растений во Франции в 1887 году Пьер Алексис Миллярде предложил смесь раствора медного купороса с известковым молоком (бордоская жидкость или парижская зелень), которую до сих пор применяют в защите растений в качестве фунгицида.В дальнейшем в Англии и США для борьбы с сорняками начали применять железный купорос, хлорат натрия, серную кислоту.
Впоследствии ассортимент химических средств защиты растений от вредителей пополнился неорганическими соединениями фтора и бария. В 1890 году в Германии начали применять эмульсию каменноугольных масел, в 1896 году для борьбы с сосущими вредителями были предложены керосиново-мыльные и керосиново-известковые эмульсии, а в 1905 году - эмульсии нефтяных минеральных масел.
Значительный вклад в развитие токсикологии внес Освальд Шмидеберг - немецкий ученый, воспитавший около 120 студентов, которые основали лаборатории фармакологии и токсикологии во многих странах мира.
Со второй половины XIX века мир стал свидетелем взрывного развития науки, которое обеспечило начало современной эры медицины, синтетической химии, физики и биологии. В этот период особенно плодотворно вопросы токсикологии разрабатывают такие ученые, как А.Рабюто, М.Герман, М.Гуземан, А.Тейлор. Они являются авторами экспериментальных исследований и руководств по токсикологии.
В XX веке происходит стремительное развитие токсикологии, особенно после Второй мировой войны, параллельно с ростом производства лекарств, пестицидов, вооружений, полимеров и многих промышленных химических соединений.
-В 1911 году в США был образован Национальный совет безопасности, а в 1914 году - был образован отдел промышленной гигиены в службе общественного здоровья.Естественным следствием этого было возникновение нескольких научных журналов и обществ, результат развития новой области - токсикологии
-В 30-х годах на основе извлечения пиретринов органическими растворителями из цветков ромашки было начато производство препаратов пиретрума, безвредных инсектицидов
-В 1939 году был открыт ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) Паулем Мюллером и другие хлорорганические инсектициды (гексахлорбензол, гексахлорциклогексан)
-В 30-е годы получены антибиотики в промышленных масштабах, открыты сульфаниламиды. Наблюдение побочных эффектов сульфаниламидов - смерть от острой почечной недостаточности
-В 1941 синтезированы препараты группы 2,4-Д для защиты растений от сорняков (США, Эзра Краус)
-Большой вклад в развитие промышленной токсикологии внесен Н.В.Лазаревым. Под его редакцией написан капитальный труд “Химически вредные вещества в промышленности”. Широкое использование химии в сельском хозяйстве выдвинуло новые токсикологические аспекты, что привело к возникновению сельскохозяйственной токсикологии. В последующие годы наметилась тенденция к выделению других направлений токсикологии применительно к условиям труда различных профессий.
-Военная токсикология является частным разделом токсикологической науки и изучает действие на организм только боевых отравляющих веществ и разрабатывает теорию и практику индикации отравляющих веществ в различных биологических тканях, пищевых продуктах, воде, а также разрабатывает эффективные меры защиты от отравляющих веществ и способы интенсивной терапии и реанимации, а также мероприятия по предупреждению и ликвидации возникших очагов поражения. Военная токсикология выделилась в самостоятельную научную дисциплину в период первой мировой войны, когда 22 апреля 1915 года войсками Германии был применен газообразный хлор. У истоков становления и развития военной токсикологии в России стояли специалисты различного профиля: организаторы здравоохранения Б.К.Леонардов, позже Б.С.Синтюрин, клиницист Н.Н.Савицкий, гигиенисты В.А.Виноградов-Волжинский и И.П.Ласточкин, патологоанатом С.С.Вайль, фармакологи С.В.Аничков, М.Д.Машковский и А.И.Черкес, ветеринар Н.А.Сошественский. В этот период была дана подробная токсикологическая характеристика отравляющих веществ, применявшихся в годы первой мировой войны, рассмотрены механизмы проявления и последствия их действия на организм, сформулированы основные принципы механической защиты от химического оружия.
-Неоценимый вклад в развитие военной токсикологии после Великой Отечественной войны внесли Ю.В.Другов, С.Н.Голиков, М.Я.Михельсон, В.Д.Ивановский, Н.В.Саватеев, С.Д.Заугольников, Р.С.Рыболовлев, Г.И.Мильштейн, Г.А.Софронов.
В 1993 году была принята Парижская Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия.
В настоящее время перед токсикологией возникают новые вопросы из сферы экологии. Рассеивание в атмосфере и гидросфере химических отходов промышленности, выхлопных газов транспорта, ядохимикатов, количество которых ежегодно измеряется миллионами тонн, содержащих вещества с высокой активность, мутагенным, тератогенным действием, представляет опасность для всего живущего на Земле и требует проведения защитных и профилактических мероприятий социального характера, направленных на охрану среды от вредного химического воздействия.
Токсикокинетика. Основные пути поступления, распределения, накопления и элиминации токсических веществ в организме
Токсикокинетика - раздел токсикологии о путях поступления, механизмах всасывания, распределения, накопления, биотрансформации в организме и выделения токсикантов
Различают несколько путей поступления ядов в организм:
1.Пероральный (per os) - наиболее характерен для животных и птицы (ядовитые растения, недоброкачественные корма, вода из загрязненных водоемов, лекарства)
2.Ингаляционный (аэрогенный) - через органы дыхания поступают аэрозоли и газообразные токсиканты (при проведении дезинфекции, дезинсекции, отравлении угарным газом)
3.Через кожу и слизистые оболочки. Контакты животных с токсикантами при прогоне по угодьям, обработанным пестицидами, при обработке сельхозугодий с самолетов, при обработке животных инсектоакарицидами
4.Парентеральный путь - посредством инъекций. Отравление натрия селенитом и другими сильнодействующими ядами при передозировке
Проникновение токсикантов через биологические мембраны осуществляется по основным механизмам: простая и облегченная диффузия, фильтрация, активный транспорт, пиноцитоз, фагоцитоз.
После резорбции в кровь вещество распределяется по всем органам и тканям. По большей части вещества распределяются в организме неравномерно, неодинаково и время их пребывания в отдельных органах и тканях. Некоторые избирательно накапливаются в определенном органе.
В первой фазе распределения основное значение для накопления вредного вещества играет кровоснабжение этих тканей и органов - чем оно больше, тем больше содержание яда. Таким образом, в первый период можно говорить о динамическом распределении вещества, определяемом интенсивностью кровообращения.
В дальнейшем картина меняется, происходит перераспределение веществ и преимущественно их накопление в тех тканях, сорбционная емкость которых для данного вещества оказывается наибольшей. Окончательное распределение можно назвать статическим.
Для липидорастворимых веществ наибольшей емкостью обладает жировая ткань и органы, богатые липидами (костный мозг, семенники). Достаточно быстро исчезают из крови и накапливаются в печени и почках серебро, марганец, хром, кобальт, ванадий, кадмий,цинк. Депо для ртути - выделительные органы. В костной ткани преимущественно накапливаются соединения свинца, фтора, бария, урана, бериллия.
Депонирование - особый вид распределения ксенобиотиков, при котором они накапливаются и длительно сохраняются (несколько суток-лет) в определенном органе или ткани. В основном депонирование происходит в результате образования ковалентных связей токсиканта с биомолекулами (иприты взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами, металлы - с белками, мышьяк - с кератином, накапливаясь в ногтях и волосах, свинец - в костях).
Элиминация - процесс, приводящий к снижению концентрации вещества в крови, органах и тканях. Она осуществляется путем:
1.Экскреции - выведения вещества в окружающую среду
2.Биотрансформации. Она сопровождается либо усилением, либо утратой веществом биоактивности. Если токсичность метаболита ниже токсичности исходного вещества, говорят о детоксикации, в обратном случае - о токсификации
Выделение вредных веществ из организма.
Через легкие, почки, ЖКТ, кожу, с молоком. При этом яды могут выделяться несколькими путями одновременно.
Выведение через легкие. Выводятся многие летучие неэлектролиты в основном в неизмененном виде. Скорость выведения паров и газов зависит от их растворяемости в воде. Чем она меньше, тем быстрее выводится яд, более медленно выделяются вещества, депонированные в жировых тканях. Через легкие выделяются метаболиты, образующиеся при биотрансформации яда
Выделение через почки. Выделение происходит путем фильтрации, а также с помощью активного транспорта в канальцах почек. Почками быстро выделяются металлы, циркулирующие в виде ионов: Li, Rb,Cs. Хорошо выводятся соли двухвалентных металлов: Be,Cu. Комплексообразование металлов также способствует выделению металлов из организма
Выделение через ЖКТ. Выделение обнаруживается в ротовой полости в составе слюны. Это тяжелые металлы: Hg,Pb, ряд неэлектролитов.
Выделение через кожу. Характерно для многих неэлектролитов
Ряд соединений может выделяться с молоком
Метаболизм (биотрансформация) направлен на обезвреживания ядов. Почти все органические вещества метаболизируются путем различных химических реакций: окисления, восстановления, гидролиза, дезаминирования, метилирования, ацетилирования. Не подвергаются превращениям лишь инертные вещества, как бензин, выделяющийся легкими в неизменном виде
Бензол окисляется до фенолов, диоксибензола, пирокатехина, гидрохинона
Толуол окисляется до бензойной кислоты, ксилол - до толуоловой кислоты, некоторые спирты жирного ряда - до углекислоты и воды. Ароматические амины подвергаются дезаминированию, например, бензиламин превращается в бензиловый спирт, в дальнейшем окисляется в бензойную кислоту. Нитросоединения восстанавливаются до аминофенолов
Неорганические химические вещества также подвергаются изменениям. Например, свинец откладывается в костях в виде трифосфат-свинца, фтор - в виде известковых соединений.
Некоторые неорганические вещества окисляются:нитраты - в нитриты, сульфиды - в сульфаты, цианистые соединения - в роданистые, мышьяковистая кислота - в мышьяковую.
Результатом превращения ядов в организме большей частью является их обезвреживание, получение менее токсичных веществ. Однако имеются исключения, когда в результате превращений образуются более токсические соединения. Например, метиловый спирт окисляется в ядовитые продукты - формальдегид и муравьиную кислоту. В дальнейшем формальдегид также окисляется в муравьиную кислоту. Металацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт и уксусную кислоту, тионовые эфиры фосфорной кислоты окисляются до высокотоксичных тиоловых.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!