Общая токсикология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Общая токсикология

План

1. Определение токсикологии как науки, ее задачи и роль в подготовке врача ветеринарной медицины. Связь токсикологии с другими дисциплинами

2. Понятия о ядах и отравлениях. Основные параметры токсикометрии. Классификация ядовитых веществ и отравлений

3. Пестициды и их классификация

4. Понятие о биоценозах, биогеоценозах, миграции ядовитых веществ по пищевым цепям

5. Задачи ветеринарных токсикологов по охране окружающей среды от загрязнений пестицидами

1. Определение токсикологии как науки, ее задачи и роль в подготовке врача ветеринарной медицины. Связь токсикологии с другими дисциплинами

Общепринятого определения науки токсикологии в настоящее время не существует. Самым простым является, непосредственно вытекающее из ее названия: от греч. toxycon-яд и logos-учение, токсикология - наука о ядах и отравлениях. токсикология яд пестицид отравление

Объектом воздействия химических веществ могут быть самые разные организмы - растения, животные, человек, и сложные биологические системы - популяции, биоценозы. В связи с химизацией сельского хозяйства, увеличением применения химических веществ в животноводстве, усилением охраны окружающей среды и продуктов питания от загрязнений значительно расширились задачи ветеринарной токсикологии. Ветеринарная токсикология - область ветеринарной медицины, изучающая законы взаимодействия организма животного и яда. Она решает следующие задачи:

1. Токсикологическая оценка химических материалов, применяемых в животноводстве; консервантов кормов, премиксов, дезинфектантов, антисептиков, ветеринарных лекарственных средств и новых пестицидов.

2. Изучение путей поступления, метаболизма яда в организме, проявлений интоксикаций и других форм токсического процесса, механизмов действия ядов; накопление ядов в органах и тканях животных; выделение с молоком и яйцом, их действие на организм животных, птиц, рыб, пчел.

3. Разработка методов диагностики, лечения и профилактики токсических процессов животных, птиц, рыб, пчел.

4. Установление факторов, влияющих на токсичность вещества (особенности биологического объекта, особенности свойств токсиканта, особенности их взаимодействия, условия окружающей среды).

5. Установление максимально допустимых уровней остаточных количеств (МДУ) пестицидов и других токсических веществ в кормах и продуктах питания, разработка методов их анализа и проведение на этом основании ветеринарно-санитарной оценки продуктов животноводства, кормов.

6. Охрана окружающей среды.

Задачи, которые решает ветеринарная токсикология и определяют ее роль в подготовке врача ветеринарной медицины.

Ветеринарная токсикология изучает отравления животных и решает задачи с привлечением многих наук- фармакологии, биохимии, аналитической химии, клинической диагностики, терапии, эпизоотологии, патологической анатомии, ветеринарно-санитарной экспертизы, микробиологии, ботаники.

2. Понятия о ядах и отравлениях. Основные параметры токсикометрии. Классификация ядовитых веществ и отравлений

Яд (лат.Venenum). В роли яда может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в организм в количестве, способном вызвать нарушение жизненно важных функций и создать опасность для жизни.

Предполагая это универсальное свойство химических веществ, знаменитый врач средневековья Парацельс (1493-1541) считал, что: "Все есть яд! Ничто не лишено ядовитости. Яд делает незаметным только доза!" Или: яд от лекарства отличается только дозой.

Многие химические вещества, поступившие в организм в оптимальной дозе, приводят к восстановлению нарушенных какой либо болезнью функций организма, проявляя при этом свои лечебные свойства. Другие соединения являются составной частью живого организма (белки, жиры, углеводы и т.д.), поэтому для проявления их токсических свойств нужны особые условия. Чаще токсический процесс вызывают чуждые живому организму вещества-"ксенобиотики" (xenos-чужой). Некоторые вещества, находясь в определенном количестве и состоянии в среде обитания или внутренней среде животного организма, являются обязательным условием их существования, например микроэлементы (серебро, селен и т.д.). Таким образом, одно и то же химическое вещество может быть ядом, лекарственным и необходимым для жизни средством в зависимости от ряда условий, при которых оно встречается и взаимодействует с организмом.

В настоящее время существуют два определения яд:

Юридическое: Яд - химическое сильнодействующее вещество, внесенное в законодательный список "А", способное в повышенных дозах вызвать заболевание или смерть, а поэтому подлежит особенному хранению, учету, применению.

Биологическое: Яд - это всякое химическое вещество, которое при соприкосновении с живым организмом в определенных условиях среды обитания и в определенном количестве способно оказывать повреждающее влияние на живые организмы, вплоть до их гибели.

Яды, как известно из истории, применяются давно. Люди использовали соки ядовитых растений для смазывания наконечников стрел в борьбе с хищными животными и для охоты. В настоящее время яды широко применяются в ветеринарной медицине, например: дигоксин, строфантин, атропин и другие.

Отравление или интоксикация - болезнь химической этиологии, которая является одной из форм токсического процесса.

Токсический процесс - формирование и развитие реакций биосистемы на действие яда или токсиканта, приводящих к ее повреждению или гибели. Кроме отравления различают и другие формы токсического процесса:

Транзиторные токсические реакции - быстро проходящие, не угрожающие здоровью состояния (раздражения слизистых оболочек). Они являются следствием только острого действия токсикантов.

Аллобиотические состояния - изменения чувствительности организма к различным факторам (инфекциям, радиации, стрессам и др.), наступающие под воздействием токсиканта. Это иммуносупрессия, аллергизация организма, фотосенсибилизация кожи, постинтоксикационные астении.

Специальные токсические процессы - это процессы имеющие скрытый период при действии токсиканта, чаще в сочетании с дополнительными факторами (канцерогенез, тератогенез). Они формируются как результат острого, подострого, но чаще хронического воздействия веществ.

Стадии острых отравлений. Последствия, связанные со специфическим воздействием на организм токсиканта, относятся к токсикогенному эффекту отравления и наиболее ярко проявляются в первой клинической стадии острых отравлений - токсикогенной, когда ЯД! находится в организме в дозе, способной вызвать специфическое действие. Одновременно могут включаться патологические механизмы, лишенные химической специфичности. Яд играет роль пускового фактора. Примером является гипофизарно-адреналовая реакция (стресс-реакция), "централизация кровообращения", коагулопатия и другие изменения относятся к соматогенному эффекту отравления и носят вначале характер защитных реакций. Они наиболее ярко проявляются во второй клинической стадии острых отравлений - соматогенной, наступающей после удаления или разрушения яда в виде "следового" поражения структуры и функций различных органов и систем организма. При отравлении всегда обнаруживается сочетание патогенных и защитных реакций, которые на различных этапах заболевания могут менять свою роль и значение. Например "централизация кровообращения", гипокоагуляция и фибринолиз, часто переходят в патогенные, что требует корригирующего воздействия. Некоторые из этих явлений могут играть гораздо бульшую роль в развитии химической травмы, чем специфическое действие яда. Общий токсический эффект является результатом специфического действия яда и неспецифических реакций организма.

Раздел токсикологии, в рамках которого оценивается токсичность, называется "Токсикометрия" и представляет собой совокупность, систему принципов, методов и приемов оценки токсичности и опасности химических веществ.

Токсичность - внутренне присущая химическому веществу способность оказывать вредное действие, которое проявляется только при взаимодействии с живыми организмами. Токсичность - понятие количественное, при этом измерению подлежат биологический эффект, формирующийся в результате действия яда, и доза (концентрация), в которой он вызывает повреждения различной степени. Наиболее объективна оценка токсичности по смертельному эффекту. Токсичность зависит от пути проникновения ядов в организм, возраста, пола, вида, условий его обитания и других факторов. Токсичность вещества тем больше, чем меньше его количество вызовет расстройство жизнедеятельности организма.

Под опасностью понимают вероятность проявления химическим веществом своих токсических свойств в определенных условиях.

Степень опасности любого вещества определяет его доза, которую определяют опытным путем на лабораторных животных. Количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой (D).

Основными параметрами токсикометрии являются:

Доза Lim ac - это минимальная пороговая доза токсиканта, выраженная в мг/кг при однократном введении внутрь, внутрибрюшинно, подкожно или внутримышечно, вызывающая у животных нарушения жизнедеятельности организма, выходящие за пределы приспособительных физиологических реакций, или порог однократного действия. Это наименьшее количество вещества, вызывающее изменения в организме.

LD0 - максимально переносимая доза токсиканта, выраженная в мг/кг, при однократном оральном, подкожном или внутрибрюшинном введении вызывающая токсический эффект без летального исхода в течение двух недель.

LD50 - среднесмертельная доза токсиканта в мг/кг, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при однократном, определенном способе введения (внутрь, под кожу и т.д. кроме ингаляции) в течение двух недель последующего наблюдения.

LD100 - абсолютно смертельная доза токсиканта в мг/кг, вызывающая гибель всех животных при однократном оральном, внутрибрюшинном или подкожном введении при наблюдении в течение двух недель.

CL50 и CL100 - это токсическая концентрация веществ в воздухе, выраженная в мг/мі, вызывающая гибель соответственно 50% и 100% подопытных животных при температуре +200С и экспозиции 2 часа при ингаляционном воздействии. Так же для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля используют величину обозначаемую как токсодоза (W).

W=C•t,

и выражается в мг•мин/мі.

ПДК - предельно допустимая концентрация токсиканта в воздухе, воде, почве выраженная в мг/мі, мг/л, мг/кг не вызывающая токсических явлений у подопытных животных, т.е. не влияет токсически на здоровых животных и человека. Определяется экспериментально.

МДУ - максимально допустимый уровень токсикантов в продуктах питания и кормах, выраженный в мг/кг, который при поступлении в организм на протяжении жизни не вызывает токсического процесса.

Время ожидания (срок ожидания) - это время, в течение которого ксенобиотик распадается во внешней среде или в организме животного до ПДК или МДУ, то есть время между последней обработкой пестицидом и уборкой урожая или обработкой животных и убоем на мясо или употреблением молока в пищу людям.

Классификация ядовитых веществ: По происхождению:

Эндогенные - яды, которые образуются в организме, как в норме, так и при патологиях (индол, скатол, кетоновые тела) что иногда приводит к аутоинтоксикации и к токсикологии имеет лишь косвенное отношение.

Экзогенные или ксенобиотики - яды, поступающие в организм человека и животных из вне. Их подразделяют на:

1. Биологического происхождения:

а) растительные (алкалоиды, гликозиды, эфирные масла);

б) грибковые (афлотоксины, фузариотоксины);

в) микробные (ботулотоксин);

г) животные (яды змей, пауков, насекомых).

2. Небиологического происхождения:

а) неорганические (соединения тяжелых металлов, мышьяка, фтора а так же газы-поллютанты (загрязнители) атмосферного воздуха: CO, CO₂, H₂S);

б) органические соединения (нефть).

3. Синтетические: огромное количество веществ с различным строением (фосфор- и хлорорганические соединения, карбаматы).

Классификация отравлений имеет в своей основе три ведущих принципа: этиопатогенетический, клинический и нозологический.

1. Этиопатогенетический

1) По причине развития: случайные (поедание токсичного корма, собственно ядов, аварии на химических производствах) и преднамеренные (с целью вызвать смерть или беспомощное состояние).

2) По условиям или месту развития: ятрогенные (передозировка лекарственных веществ).

3) По пути поступления яда: пероральные, парентеральные и т.д.

4) По происхождению яда: биологического, небиологического и тд.

2. Клинический

1) По особенностям клинического течения (молниеносные, острые и др.);

2) По тяжести заболевания (легкие, тяжелые);

3) По наличию осложнений (с осложнениями или без);

4) По исходу заболеваний (не смертельные и смертельные).

3. Нозологический

По названиям отдельных ядов, их групп или классов (отравление ФОП и тд.).

3. Пестициды и их классификация

В сельском хозяйстве применяются пестициды. Это средства борьбы с вредителями растений и животных, которые должны обладать избирательным токсическим действием на вредителей, не проявляя такового на полезных насекомых, теплокровных животных, рыб и культурные растения.

1. Классификация пестицидов по производственному назначению:

1. Акарициды - для уничтожения клещей.

2. Арборициды - для ликвидации кустарников.

3. Альгициды - для уничтожения водорослей.

4. Аттрактанты - вещества привлекающие насекомых.

5. Афициды - для уничтожения тли.

6. Гербициды - для борьбы с сорной растительностью.

7. Дефолианты - уничтожают листья технических культур перед уборкой.

8. Десиканты - для подсушивания растений.

9. Зооциды (родентициды, ратициды) - для борьбы с грызунами.

10. Инсектициды - против насекомых.

11. Моллюскоциды (лимациды) - для борьбы с моллюсками и слизнями.

12. Ларвициды - для борьбы с личинками насекомых.

13. Овоциды - для уничтожения яиц насекомых.

14. Нематоциды - для уничтожения круглых червей.

15. Репелленты - для отпугивания насекомых.

16. Ретарданты - регуляторы роста растений.

17. Фунгициды - для уничтожения токсикогенных грибов.

18. Ихтиоциды - для уничтожения сорных видов рыб.

19. Хемостерилянты - для стерилизации самцов и самок вредных насекомых.

20. Синергины - усиливают действие пестицидов за счет блокады их метаболизма (пиперонилбутоксид).

2. Гигиеническая классификация пестицидов по основным параметрам вредности (по Л.И. Медведь, Ю.С. Каган, Е.И. Спыну, 1986).

I. По степени токсичности при введении в желудок (ЛД 50).

1. Сильнодействующие (LD50 менее 50 мг/кг).

2. Высокотоксичные (LD50 от 50 до 200 мг/кг).

3. Среднетоксичные (LD50 от 200 до 1000 мг/кг).

4. Малотоксичные (LD50 более 1000 мг/кг).

Степень токсичности для рыб определяют по показателю CL50 - концентрации, вызывающей гибель 50% особей при 72 часовом их воздействии.

1. Высокотоксичные - до 1 мг/л;

2. Сильнотоксичные - 1-10 мг/л;

3. Умеренно токсичные - 10-100 мг/л;

4. Слаботоксичные - 100-1000 мг/л;

5. Очень слаботоксичные - более 1000 мг/л.

Для пчел токсиканты делят на группы по величине LD50 на пчелу, при нанесении пестицида на среднеспинку насекомого в виде ацетонового раствора:

1.Высокотоксичные - до 1 мкг/особь;

2.Среднетоксичные - 1-10 мкг/особь;

3.Малотоксичные - 10-100 мкг/особь;

4.Нетоксичные - больше 100 мкг/особь.

II. По кожно-резорбтивной токсичности.

1. Резковыраженная (LD50 менее 500 мг/кг, кожно-оральный коэффициент менее 3).

2. Выраженная (LD50 500-2000 мг/кг, кожно-оральный коэффициент 3-10).

3. Слабовыраженная (LD50 более 2000 мг/кг, кожно-оральный коэффициент более 10). Кожно-оральный коэффициент - отношение величины LD50 при однократном наружном применении к LD50 при однократном введении внутрь.

III. По степени кумуляции (с учетом коэффициента кумуляции).

Коэффициент кумуляции - это отношение суммы LD50 в хроническом опыте к LD50 в остром.

1. Обладающие сверхкумуляцией (Ккум менее 1).

2. Обладающие выраженной кумуляцией (Ккум от 1 до 3).

3. Обладающие умеренной кумуляцией (Ккум от 3 до 5).

4. Обладающие слабовыраженной кумуляцией (Ккум более 5).

IV. По стойкости.

1. Очень стойкие - период полураспада 1 - 2 года и более.

2. Стойкие - период полураспада от 6 месяцев до 1 года.

3. Умеренно-стойкие - период полураспада 1 - 6 месяцев.

4. Малостойкие - период полураспада до 1 месяца.

V. По способу проникновения в организм вредителей:

Контактные - проникают в насекомых через хитиновые покровы.

Системные - проникают в растения, циркулируют с соками и вызывают гибель вредителей после поедания ими растений или их соков.

Контактно-системные - проникают в организм вредителей и при контакте и при питании.

Фумигантные - проникают через органы дыхания в форме аэрозолей, паров или газов.

Кишечные - поступают в организм с пищей.

VI. По "избирательной токсичности", т.е. тропизму:

1. Желудочно-кишечные: гастроэнтеротоксическое действие- токсический гастроэнтерит (крепкие кислоты, соли тяжелых металлов, сапонины).

2. Печеночные яды: гепатотоксическое действие- токсическая дистрофия печени. Хлорированные углеводороды (дихлорэтан и т.д.), фенолы и альдегиды, ядовитые грибы (бледная поганка).

3. Почечные яды: нефротоксическое действие - токсическая нефропатия (мышьяк, эфирные масла, щавелевая кислота, этиленгликоль).

4. Сердечные яды: кардиотоксическое действие-нарушение ритма и проводимости сердца, токсическая дистрофия миокарда (сердечные гликозиды, антидепрессанты, аконит, чемерица, заманиха, тетрадотоксин, соли бария, калия).

5. Кровяные яды: гематотоксическое действие. Вызывают гемолиз эритроцитов - сапонингликозиды, токсальбумины; метгемоглобинемию- анилин и его производные, нитриты.

6. Ангиотропные - поражают сосуды (мышьяк, алкалоиды).

7. Нервные яды: нейротоксическое действие-возбуждение или угнетение, токсическая кома, гиперкинезы и параличи. Психофармакологические средства (наркотические анальгетики, транквилизаторы, снотворные средства); фосфорорганические соединения; угарный газ; производные изониазида (тубазид, фтивазид); спирты.

8. Дерматотропные: вызывают фотопериодические реакции (спорынья, гречиха, просо, зверобой, клевер).

9. Энзиматические - блокируют ферментные системы. Фосфорорганические соединения - ацетилхолинэстеразу; ртуть, мышьяк, кадмий - тиоловые ферменты. Существуют и другие классификации пестицидов:

- по химическому строению, степени летучести, бластомогенности, тератогенности, эмбриотоксичности, аллергенности.

В растениеводстве применяются минеральные удобрения, которые зачастую являются причиной отравлений животных, это:

азотные (селитры натриевая, калиевая, аммиачная) - источник накопления нитратов и нитритов, нитрозаминов; фосфорные (суперфосфаты) - содержат фтор; калийные удобрения (калия хлорид).

4. Понятие о биоценозах, биогеоценозах, миграции ядовитых веществ по пищевым цепям

Биоценоз - это саморегулирующаяся экологическая система функционального единства существования живой и неживой природы с характерным биологическим круговоротом веществ. Биогеоценоз - это совокупность однородных природных явлений на известном протяжении земной поверхности: атмосфера, гидрологические условия, растения и животные, микроорганизмы и почва. Биологический круговорот - это миграция веществ по цепям питания. Животные, паразиты, грибы, микроорганизмы разлагают органические вещества до углекислого газа, воды и минеральных солей. Растения усваивают их и синтезируют белки, жиры, углеводы, которые впоследствии усваиваются животными. Вместе с круговоротом по пищевым цепям происходит и круговорот ядовитых веществ, что приводит к отравлению животных, птиц, рыб, человека. Например, для борьбы с вредителями используют хлорорганические соединения, которые попадают в землю, накапливаются в дождевых червях, которые к ним малочувствительны, а птицы, поедая червей, заболевают и погибают.

К наиболее опасным загрязнителям биосферы относят:

- металлы, металлоиды и их соединения: ртуть, кадмий, свинец, хром, молибден, цинк, сурьма, мышьяк, селен;

- радиоизотопы: цезий 137, стронций 90, йод 131;

- нитраты, нитриты, нитрозосоединения и фосфаты (удобрения);

- пестициды и их метаболиты (ХОС, ДДТ и др.);

- угарный газ (основные загрязнители - автомобили);

- углекислый газ (энергетика, промышленность); нефть (аварии);

- полихлорированные и полибромированные бифенилы (пластификаторы в производстве резины, пластмасс). По строению близки к ДДТ и его метаболитам; полимерные и пластические материалы;

-окись азота, соединения фтора и серы, микотоксины, диоксины.

В зависимости от границ воздействия загрязнителей на окружающую среду их подразделяют:

1. Локальные (непосредственные) - действующие в месте их применения.

2. Ландшафтно-региональные. Сохранение и накопление ядовитых веществ, зависят от климата, рельефа, почвы.

3. Регионально-бассейновые. Стойкие вещества, способные мигрировать в бассейнах рек, морей. Вызывают отдаленные последствия.

4. Глобального действия. Переносятся яды воздушным и водным путем, миграцией птиц и животных. Вызывают весьма отдаленные последствия. Они могут охватывать планету в целом или отдельные ее компоненты. Последствия проявляются постепенно, иногда через несколько поколений (десятилетия, столетия).

Последствия воздействия пестицидов на окружающую среду подразделяют на группы:

1. Появление устойчивых к пестицидам вредных организмов в результате смены их популяций.

2. Неблагоприятное влияние на растения, животных и среду их обитания может привести к гибели или изменению последних и появлению второстепенных вредителей.

3. Накопление и передача вредных веществ по пищевым цепям.

Остатки загрязнителей в окружающей среде поглощаются растениями, животными, птицами и т.д., которые поедаются другими животными, причем по цепи концентрация пестицида возрастает. Миграция пестицидов происходит примерно по следующим схемам:

1. Почва вода зоопланктон рыба птицы человек.

2. Воздух растения почва растения травоядные человек.

В связи с этим очень важно охранять биогеоценозы, особенно водные. Наиболее ценные: источники пресной воды, которые покрывают на планете 3% суши. Водные биогеоценозы могут быть загрязнены пестицидами, минеральными удобрениями, сточными водами сельскохозяйственных и промышленных предприятий. Все источники загрязнения водоемов оказывают соответствующее воздействие на биогеоценоз. Популяции рыб очень чувствительны к различным примесям. Хлор токсичен для них в минимальных концентрациях (0,005 - 0,2 мг/л), аммиак опасен в дозе 0,2 мг/л, сернистый газ оказывает токсическое действие в концентрации 0,5 мг/л. Нарушается жизнедеятельность гидробионтов при поступлении в водоемы минеральных удобрений, особенно азотных и фосфорных. Это приводит к резкому росту и развитию сине-зеленых водорослей. Затрудняется проникновение солнечных лучей в воду, уменьшается фотосинтез, возникает недостаток кислорода, нарушается процесс дыхания у рыб. Основными источниками отравления рыб в промышленных водоемах являются стоки предприятий и животноводческих комплексов; минеральные удобрения, нефтепродукты, химические средства защиты растений. Большая нагрузка приходится на полевые биоценозы, особенно при внедрении интенсивных технологий, что приводит к изменению структуры почвы, заселению ее микроорганизмами, насекомыми, животными, изменяется разнообразная растительность, которая становится беднее, чем в естественных условиях. Азотные удобрения способствуют накоплению нитратов и приводят к изменению питательной ценности кормов.

В каждом хозяйстве необходимо владеть ситуацией в полевых, пастбищных, лесных, водных, прифермских биоценозах и умело вносить необходимые соответствующие коррективы.

5. Задачи ветеринарных токсикологов по охране окружающей среды от загрязнений пестицидами

Необходимо строго следить за соблюдением правил хранения, транспортировки и рациональным применением лекарств, пестицидов, минеральных удобрений, чтобы предотвратить попадание их в корма и продукты питания, исключая, таким образом отравления животных, птиц и человека.

Желательно применять малотоксичные и малостойкие препараты, регулярно проводить исследования почвы, воды, кормов на наличие в них остаточных количеств пестицидов.

Размещено на Allbest.ru

...