Предмет, задачи токсикологии и медицинской защиты. Токсический процесс, формы его проявления.

Токсикология – область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методики диагностики, лечения и профилактики отравлений.

Предмет – токсичность химических веществ и токсический процесс, развивающийся в биосистемах.

Цель медицинской токсикологии— непрерывное совершенствование системы мероприятий, средств и методов, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья и профессиональной работоспособности отдельного человека, коллективов и населения в целом в условиях повседневного контакта с химическими веществами и при чрезвы­чайных ситуациях.

Эта цель достигается путем решения фундаментальных и прикладных токсикологических задач:

1. Установление количественных характеристик токсичности, при­чинно-следственных связей между действием химического вещества на организм и развитием той или иной формы токсического процесса. Раз­дел токсикологии, в рамках которого совершенствуется методология и накапливаются данные о токсичности веществ, называется «токсикомет­рия». Результаты токсикометрических исследований в медицинской прак­тике используют для разработки системы нормативных и правовых актов, обеспечивающих химическую безопасность населения; оценки риска действия ксенобиотиков в условиях производства, экологических и быто­вых контактов с токсикантами; сравнительной оценки эффективности

средств и методов обеспечения химической безопасности населения и т. д.

2. Изучение проявлений интоксикаций и других форм токсического процесса, механизмов, лежащих в основе токсического действия, законо­мерностей формирования патологических состояний. Эта задача решает­ся с помощью методических приемов, разрабатываемых и совершенству­емых в рамках раздела токсикологии — «токсикодинамика». Данные о токсикодинамике различных химических веществ лежат в основе разра­ботки средств профилактики и терапии интоксикаций, методов преду­преждения развития иных форм токсического процесса; совершенствова­ния диагностики интоксикаций и оценки функционального состояния лиц, подвергшихся воздействию сверхнормативных доз токсикантов; со­вершенствования методологии оценки токсичности ксенобиотиков и биотестирования исследуемых проб.

3. Выяснение механизмов проникновения токсикантов в организм, закономерностей их распределения, метаболизма и выведения. Совер­шенствование методологии исследований, анализа получаемых результа­тов, накопление соответствующей информации осуществляются в рамках раздела токсикологии — «токсикокинетика». Знания токсикокинетики ксенобиотиков необходимы для разработки надежной системы профи­лактики токсических воздействий; диагностики интоксикаций, выявле­ния профессиональной патологии,1 проведения судебно-медицинской экспертизы; они широко используются в процессе создания новых про­тивоядий и схем их оптимального использования; совершенствования методов форсированной детоксикации организма и т. д.

4. Установление факторов, влияющих на токсичность вещества (осо­бенности биологического объекта, особенности свойств токсиканта, осо­бенности их взаимодействия, условия окружающей среды). Знание фак­торов, влияющих на токсичность, позволяет объективизировать наши представления о химической опасности, уточнить нормативные акты применительно к конкретным условиям действия веществ, разработать систему мер, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья, работоспо­собности людей, контактирующих с химическими вредностями.

Все упомянутые задачи решаются в ходе экспериментальных исследо­ваний на животных, в процессе лечения людей и эпидемиологических исследований среди профессиональных групп и населения, подвергших­ся действию токсикантов.

Токсичность проявляется и может быть изучена только в процессе взаимодействия химического вещества и биологической среды (клетки, изолированного органа, организма, популяции).

Формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к ее повреждению (т.е. нарушению ее функций, жизнеспособности) или гибели, называется токсическим процессом.

Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики прежде всего определяются строением вещества и его действующей дозой.

Примеры

Яды – структурные аналоги субстрата ФОВ

Яды – субстраты действия ферментов Перекись водорода, алифатические амины

Яды, воздействующие на металл простетических групп фермента Цианиды, нитрилы, сероуглерод

Яды, воздействующие на синтез простетических групп Гидразины

Яды – структурные аналоги коэнзимов Антивитамины

Яды, взаимодействующие с существенными группировками ферментов Сульфгидрильные яды: мышьяковистые соединения, соединения тяжелых металлов, алкилирующие вещества (иприты и др.)

Яды, воздействующие на белковую часть фермента Ингибиторы синтеза белка, аналоги аминокислот

Яды, блокирующие активатор, необходимый для функционирования ферментной системы Хелаты

Яды, действующие по принципу летального синтеза Фторацетат, метанол, этиленгликоль

Яды, повреждающие внутриклеточные структуры Органические перекиси, ароматические нитропроизводные, фунгициды

Яды – ингибиторы свободнорадикальных реакций Фенолы

Яды, обладающие ферментативной активностью Яды змей

Яды, избирательно действующие на эндокринные железы, нарушающие гормональную регуляцию ферментативной активности Тиомочевина, пропилтиоурацил

Однако формы, в которых токсический процесс проявляется, несомненно, зависят также от вида биологического объекта, его свойств.

Внешние, регистрируемые признаки называются проявлениями токсического процесса. Интоксикация — основная и наиболее изученная, однако далеко не единственная форма. Глубокое понимание множественности форм проявлений токсического процесса современным врачом совершенно необходимо для:

— правильной организации изучения токсичности новых химических веществ и интерпретации получаемых результатов;

— выявления пагубных последствий действия токсикантов на человека и окружающую природу;

— планирования и проведения мероприятий по санации выявленных очагов химической опасности для отдельного человека, коллективов, населения в целом.

Проявления токсического процесса, прежде всего, определяются уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества (или последствия его токсического действия) изучается:

— клеточным;

— органным;

— организменным;

— популяционным.

Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило, в опытах in vitro), то судят о цитотоксичности вещества. Цитотоксичность выявляется при непосредственном действии соединения на структурные элементы клетки. На практике к изучению цитотоксичности прибегают при использовании культур клеток для оценки свойств новых веществ в опытах in vitro и исследования механизмов их токсического действия; для выявления токсикантов в объектах окружающей среды (биотестирование) и т.д.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

— обратимыми структурно-функциональными изменениями клетки (изменение формы, сродства к красителям, количества органелл и т.д.);

— преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

— мутациями (генотоксичность).

Если в процессе изучения токсических свойств веществ исследуют их повреждающее действие на отдельные органы и системы, выносится суждение об органной токсичности соединений. В результате таких исследований регистрируют проявления гепатотоксичности, гематотоксичности, нефротоксичности и т.д., т.е. способность вещества, действуя на организм, вызывать поражение того или иного органа (системы). Органотоксичность оценивают и исследуют прежде всего в процессе изучения свойств (биологической активности, вредного действия) новых химических веществ, а также в процессе диагностики заболеваний, вызванных химическими веществами.

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется:

— функциональными реакциями (миоз, спазм гортани, одышка, кратковременное падение артериального давления, учащение сердечного ритма, нейтрофильный лейкоцитоз и т.д.);

— заболеваниями органа (как установлено, различные вещества, при соответствующих условиях, способны инициировать самые разные виды патологических процессов);

— неопластическими процессами.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном и биогеоценологическом уровне, может быть обозначено как экотоксическое. Экотоксическое действие, как правило, исследуют врачи-профилактики либо в порядке текущего планового надзора, либо в процессе заданных исследований.

Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

— ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития, уменьшением рождаемости;

— нарушением демографических характеристик популяции (соотношение возрастов, полов и т.д.);

— падением средней продолжительности жизни членов популяции, их культурной деградацией.

Особый интерес для врача представляют формы токсического процесса, выявляемые на уровне целостного организма. Они также множественны и могут быть классифицированы следующим образом:

— интоксикации — болезни химической этиологии;

— транзиторные токсические реакции — быстро проходящие, не угрожающие здоровью состояния, сопровождающиеся временным нарушением дееспособности (например, раздражение слизистых оболочек);

— аллобиотические состояния — наступающее при воздействии химического фактора изменение чувствительности организма к инфекционным, химическим, лучевым, другим физическим воздействиям и психогенным нагрузкам (иммуносупрессия, аллергизация, толерантность к веществу, астения и т.д.);

— специальные токсические процессы — беспороговые, имеющие продолжительный скрытый период, развивающиеся у части экспонированной популяции при действии химических веществ, как правило, в сочетании с дополнительными факторами (например, канцерогенез).