Основное положение токсикологии гласит, что эффект от воздействия любого вещества, включенного в метаболизм, зависит от его количества. Поскольку одно и то же количество вредного вещества может оказаться чрезмерным для организма с малой массой и совсем незначительно воздействовать на организм с большой массой, введена относительная единица, которая называется дозой. Практический интерес представляют дозы вещества, поступающего ингаляционным путем, перорально, через кожу, внутривенно или внутримышечно.
При ингаляционных отравлениях доза определяется произведением концентрации паров или аэрозоля на время вдыхания: Сt, мг/м3×мин–1. При поражении другими путями доза определяется как отношение массы попавшего в организм вещества к массе индивидуума, мг/кг массы тела.
Все дозы (концентрации) ядов, вызывающие тот или иной эффект при воздействии на организм, по степени возрастания эффекта условно делят на пять групп:
- без заметных эффектов;
- стимулирующего действия;
- имеющие терапевтический эффект;
- проявляющие токсический или повреждающий эффект;
- вызывающие летальный исход.
Практический интерес представляют эффективные (несмертельные) дозы (ED или EС) и летальные (смертельные) дозы:
- LC×t - при ингаляционном отравлении;
- LD или LC – при других видах воздействия.
Различают летальные дозы LD0, LD16, LD50, LD84, LD100. Аналогичные количественные оценки имеют летальные дозы при ингаляционном отравлении и эффективные дозы. Цифра в индексе показывает вероятность (в %) гибели организмов для летальных доз или вероятность появления желаемого эффекта для эффективных доз. Наибольшее практическое применение получили величины среднеэффективных ED50 и среднелетальных LCt50 или LD50 доз, т.е. дозы вещества, вызывающие у половины всех взятых в опыт животных желаемый эффект или летальный исход.
Летальные дозы (концентрации) являются количественными характеристиками токсичности вещества. Численные значения летальных доз (концентраций) устанавливают для конкретных веществ по результатам воздействия их на лабораторных животных, и по сути они представляют собой оценку выносливости отдельного вида к воздействию индивидуального загрязнителя.
Зависимость между дозами (концентрациями) ксенобиотиков, с одной стороны, и эффектом – с другой, графически изображают в виде кривых доза-эффект, в большинстве случаев имеющих S-образный характер.
Кривые доза-эффект имеют участки, для которых небольшие изменения концентрации вызывают существенное нарастание эффекта, и участки, где значительные изменения концентраций приводят к слабому изменению эффекта.
Кривые доза-эффект могут выражаться также в виде гиперболы, экспоненциальной кривой или параболы. Такой вид кривых доза-эффект обусловлен биологической вариабельностью (различиями отдельных особей в чувствительности к тому или иному яду) и особенностями механизма взаимодействия ксенобиотика с биологическим субстратом в зависимости от концентрации яда в области рецептора.
Для ряда ксенобиотиков установлена корреляционная зависимость характеристик ингаляционной токсичности вещества от физико-химических свойств соединений (для белых мышей при двухчасовой экспозиции).
Величины токсичности для одного и того же вещества в зависимости от пути проникновения в организм различны. Это обусловлено прежде всего различной биологической активностью вещества в зависимости от пути его поступления в организм, метаболических превращений, физиологических особенностей организма. Установленные корреляционные зависимости между параметрами острой токсичности при различных путях поступления в организм.