Токсикологическая химия как наука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопрос 1. Содержание токсикологической химии, ее предмет и задачи. Взаимосвязь токсикологической химии с другими дисциплинами. Токсикологическая химия как специальная фармацевтическая дисциплина. Основные разделы токсикологической химии

токсикологический химия судебный медицинский

Токсикологическая химия -- наука, изучающая методы выделения токсических веществ из различных объектов, а также методы обнаружения и количественного определения этих веществ.

Токсикологическая химия возникла из потребностей судебно-медицинской токсикологии, изучающей умышленные, случайные и другие отравления. Судебно-медицинская токсикология является одним из разделов судебной медицины.

Для установления причин отравлений судебно-медицинским экспертам необходимы данные химического исследования внутренних органов трупов и биологических жидкостей (крови, мочи) на наличие ядовитых веществ. Обнаружение и определение количества ядов в указанных объектах является одним из важных доказательств отравлений.

Основные вопросы ТХ:

1. Изучение физико-химических св-в ядов.

2. Аналитическая химия ядов.

3. Токсикокинетика, метаболизм, распределение ядов в организме.

Задачи ТХ:

1. Разработка и совершенств. методов изолирования, очистки, обнаружения и количеств. определения ядовитых и сильнодейств-х в-в в органах и тканях трупа, а также в биолог. жидкостях у живых лиц.

2. Разработка методов анализа ядов без их предварит. выделения из биолог. материала (ИФА, РРА).

3. Оказание помощи судебно-следственным органам в решении тех вопросов, кот. требуют спец. познаний в области судебной химии.

4. Оказание всемерной помощи органам здравоохранения в области предупреждения развития наркоманий и отравлений различными хим. в-вами.

Разделы ТХ:

? Судебная химия (химия вещественных доказательств).

Судебно-химическая экспертиза делится:

1. Химико-токсикологическая.

2. Химико-криминалистическая (в учреждениях МВД).

? Наркология.

? Клиническая химия (химическая диагностика острых отравлений).

оксикологическая химия находится в тесной связи с рядом дисциплин. Она связана также с судебной медициной. Результаты химико-токсикологического анализа используются судебными медиками для установления яда, вызвавшего отравление, и причин смерти.

Токсикологическая химия связана с фармакологией, изучающей действие лекарственных препаратов, и токсикологией, которая изучает действие ядов на организм людей и животных.

Токсикологическая химия связана с биологической химией и рядом других дисциплин, которые изучают процессы метаболизма лекарственных веществ и ядов.

Вопрос 2. Этапы становления и развития токсикологической химии. Первые токсикологические школы России, выдающиеся ученые, внесшие свой вклад в развитие токсикологической химии. Выделение токсикологической химии в самостоятельную химическую дисциплину

Доисторический период развития токсикологической химии.

Использование ядов растительного и животного происхождения в качестве первых лекарственных средств, тяжелых металлов.

В древней Греции описали свойства известных на то момент ядов и принципы лечения отравлений. Яды стали использовать с криминальной целью.

В Средневековье появились первые пособия (трактаты) о ядах, о лечении отравлений. (Маймонид - «Яды и противоядия», 1198).

Екатерина Медичи изучала действия яда, симптомы, в принципе то, что называется токсикокинетикой и токсикодинамикой.

В конце 16 - начале 17 веков в России был учрежден Аптекарский приказ, являющийся высшим медицинским административным учреждением допетровской Руси.

В 1716 г. был издан Воинский устав, который, по сути, был первым документом, узаконившим и судебно-химическую, и судебно-медицинскую экспертизу.

Первым кто внес большой вклад в развитие токсикологической химии был Александр Петрович Нелюбин - врач и фармацевт, заведующий кафедрой фармации Медико-хирургической академии. Он разработал большое количество новых реакций и методов анализа на наличие ядов. Первый предложил метод разрушения биологического материала, содержащего металлические яды, азотной кислотой.

Александр Алексеевич Иовский - автор около 40 работ, посвященным различным разделам фармации. В 1834 г. вышла его книга «Руководство к распознаванию ядов, противоядий и важнейшему определению первых как в организме, так и вне оного посредством химических средств, названных реактивами».

Юрий Карлович Трапп - ученик А.П. Нелюбина. Работал в Медико-хирургической академии, проводил анализы различных объектов на наличие ядов, занимался исследованием фальшивых подписей, чернильных пятен, обугленных ассигнаций и др.

Драгендорф Георгий Людвигович - фармаколог и химик (1836-1894), профессор фармации в Юрьевском (Дерптском) университете. Предложил реактив для обнаружения алкалоидов, разработал метод выделения алкалоидов из биологического материала, основанный на изолировании этих веществ водой, подкисленной серной кислотой.

Токсикологическая химия - это наука, которая разрабатывает новые и совершенствует уже существующие методы определения ядовитых веществ в различных объектах, дает теоретическое обоснование этих методов.

Вопрос 3. Организационная структура судебно-медицинской экспертизы в РФ. Постановления и приказы, связанные с организацией судебно-медицинской, судебно-химической экспертизы. Правовые и методологические основы судебно-химической экспертизы

Объектами химико-токсикологического анализа, подлежащими исследованию на наличие ядовитых веществ могут быть органы трупов, моча и кровь трупов, рвотные массы, экскременты, волосы, ногти и т.д.

В системе здравоохранения руководство всей судебно-медицинской и судебно-химической службой в научно-практическом и организационном отношении осуществляет Главный судебно-медицинский эксперт РФ.

Бюро СМЭ состоит из трех отделов:

1. Судебно-медицинская амбулатория (отдел освидетельствования живых лиц).

2. Морг (отдел судебно-медицинского исследования трупов).

3. Судебно-медицинская лаборатория (отдел исследования вещественных доказательств), включающая 3 отделения:

а) судебно-биологическое

б) физико-техническое

в) судебно-химическое

Судебно-химические экспертизы (исследования) проводятся в судебно-химическом отделении судебно-медицинской лаборатории Бюро судебно-медицинской экспертизы (СХО СМЛ БСМЭ). Должность эксперта в настоящее время называется: врач судебно-медицинский эксперт судебно-химического отделения.

Порядок назначения судебно-химической экспертизы (как и других) предусмотрен УПК РФ. Согласно УПК эксперт может быть вызван в любой стадии предварительного или судебного следствия и должен дать объективное заключение по поставленным перед ним вопросам. За отказ или уклонение эксперта или неявку без уважительных причин по вызову судебно-следственных органов, дачу заведомо ложного заключения эксперт несет уголовную ответственность

Правовые и методологические основы судебно-химической экспертизы в настоящее время регламентируются Федеральным законом № 73-ФЗ от 31 мая 2001 г. «О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации».

Приказ МЗ РФ N 161 от 24 апреля 2003 г. «Об утверждении Инструкции по организации и производству экспертных исследований в бюро судебно-медицинской экспертизы». Действующий ранее приказ МЗ РФ № 407 от 10 декабря 1996 г, «О введении в практику правил производства судебно-медицинских экспертиз» считается утратившим силу.

Вопрос 4. Вещественные доказательства: объекты исследования - внутренние органы трупов людей и животных, пищевые продукты, выделения людей, одежда, вода, воздух, другие объекты внешней среды. Правила сбора, хранения, транспортировки; сопровождающие документы

Судебно-химическому исследованию на наличие ядов подвергаются следующие объекты химико-токсикологического анализа - органы трупов, биологические жидкости, волосы, ногти. Растения, обработанные пестицидами, лекарственные средства, одежда, предметы домашнего обихода и некоторые другие предметы, исходя из требований судебно-следственных органов. Объекты, направляемые судебно-следственными в лаборатории для судебно-химического исследования, называются вещественными доказательствами.

Необходимость изолирования (извлечения) малых количеств (от мкг до мг) искомых химических веществ из сравнительно большого количества объекта исследования составляет вторую и главную специфическую особенность ХТА.

В подавляющем большинстве случаев химику-токсикологу приходится работать со следовыми количествами химического вещества, как правило, не химически чистого, а находящегося в смеси с сопутствующими (соэкстрактивными, балластными) веществами, извлекающимися при изолировании, и оказывающими часто негативное влияние на результаты анализа. Приходится удалять эти балластные вещества введением дополнительных методов очистки.

Установление присутствия ядовитого вещества в организме и возможность суждения о его количестве требует соответствующих, иногда особых, но всегда максимально чувствительных и специфичных методов анализа.

В большинстве случаев консервирование биологических объектов, направляемых на химико-токсикологический анализ запрещено. Но в некоторых случаях возникает необходимость хранения объектов исследования в течение нескольких месяцев или даже лет. В этом случае консервирование проводят ректифицированным этиловым спиртом.

Консервирование объектов химико-токсикологического анализа формалином и фенолом не допускается, так как эти вещества относятся к числу ядов.

Если в химико-токсикологическую лабораторию присланы объекты исследования, консервированные фенолом, формальдегидом или другими веществами, то эксперт должен составить акт о нарушении правил направления объектов на химико-токсикологический анализ и отправить его судебно-следственным органам, назначившим экспертизу.

1. Изолирование вещества из биологического материала. Настаивание; жидкость - жидкостная экстракция; перегонка с водяным паром; минерализация.

2. Очистка полученной вытяжки от сопутствующих (соэкстрактивных) веществ: реэкстрация, диализ (электродиализ), форез (электрофорез), возгонка, различные методы осаждения и высаливания, хроматография (колончатая, гель-хроматография, ТСХ).

3. Идентификация (качественный анализ).

Физические методы: температура плавления, температура кипяния, растворимость, плотность (для вещественных доказательств небиологического происхождения).

Физико-химические методы: хроматография, спектральные методы (СФМ, ИК-спектр, ФЭК, ЯМР, ПМР), рефрактометрия, поляриметрия, хроматометрия, масс-спектрофотометрия

Прием и хранение объектов исследования (вещественных доказательств) и сопроводительных документов

1. Объекты исследования (вещественные доказательства) поступают через канцелярию Бюро или непосредственно в СХО согласно правил направления трупного материала на СХЭ:

Объекты регистрируют вместе с документами к ним в регистрационном журнале СХО (журнал должен быть пронумерован, прошнурован, опечатан и подписан заведующим СХО)

Объекты подвергают подробному осмотру и описанию, отмечая характер упаковки, надписей, печати, проверяя соответствие данным, указанным в направлении (постановлении)

2. Вещественные доказательства до начала судебно-химической экспертизы, в процессе проведения анализа и до его окончания хранят в условиях, обеспечивающих их сохранность:

- не подвергающихся гниению - в закрытом опечатанном металлическом шкафу,

- подвергающиеся гниению (внутренние органы, биожидкости) - в герметически закрывающейся посуде в холодильнике, который опечатывают по окончании работы.

3. По окончании экспертизы:

не подвергающиеся гниению объекты возвращают вместе с заключением приславшему их учреждению подвергающиеся гниению оставляют на хранение в СХО в течение одного года по окончанию экспертизы, после чего уничтожают.

сопроводительные документы хранят в архиве вместе с копией «Акта лечебно-химического исследования»

Вопрос 5. Клиническая токсикология. Содержание предмета, основные разделы. Распространенность острых отравлений, характер, причины. Особенности отравлений в детском возрасте. Организация оказания специализированной помощи при острых отравлениях

Токсикология клиническая (греч. toxikon яд + logos учение) -- раздел медицинской токсикологии, изучающий заболевания, возникающие вследствие токсического влияния на организм человека химических веществ. Целью Т. к. является изучение клинических форм острой хронической патологии, обусловленной воздействием токсических веществ, диагностикой отравлений, апробация новых противоядий, методов искусственной детоксикации, разработка схем лечения отравлений и мер по предупреждению и лечению их отдаленных последствий.

Среди основных задач клинической токсикологии можно выделить диагностические, лечебные и профилактические. Диагностические задачи касаются разработки способов клинической и лабораторной диагностики отравлений. В лечебные задачи Т. к. входят разработка и применение комплексного метода лечения отравлений, включающего мероприятия по ускоренному удалению ядов из организма, снижению токсичности с помощью противоядий (антидотов) и проведение симптоматической терапии, направленной на поддержание функций органов и систем организма, наиболее пострадавших при воздействии токсического вещества. Профилактические задачи предусматривают изучение эпидемиологии отравлений, причины их развития и способы предотвращения. При этом следует учитывать, что большинство отравлений развиваются вследствие несчастных случаев, предотвращение которых составляет сложную социальную проблему.

отравление - это острый патологический процесс, возникающий в результате воздействия на организм поступающих из окружающей среды ядовитых веществ различного происхождения.

Острое отравление - это химическая болезнь (травма), развивающаяся в результате одномоментного поступления в организм чужеродного химического вещества (ксенобиотика) в токсической дозе.

Основными группами токсичных веществ, вызывающих острые отравления являются лекарственные средства (до 63,1% случаев), алкоголь и суррогаты (до 49,3% случаев), прижигающие яды.

При острых экзогенных отравлениях различают 2 основные стадии (фазы) процесса:

I - токсикогенную, когда токсическое вещество (яд), вызвавшее отравление, находится в организме з токсической концентрации и оказывает свое действие на молекулярно-биохимические структуры и проявляется рядом патологических синдромов (шоком, асфиксией, комой, кровотечением);

II - соматогенную, наступающую после удаления токсического вещества, в виде последствий поражения, проявляющихся грубыми нарушениями гомеостаза и изменением структуры или функции различных органов и систем организма.

Удаление яда. Если яд попал через кожу или наружные слизистые оболочки (рана, ожог), его удаляют большим количеством воды -- физиологическим раствором, слабыми щелочными (питьевой соды) или кислыми растворами (лимонной кислоты и т.п.).

Из желудка яд извлекают промыванием, рвотными средствами или рефлекторно вызывают рвоту щекотанием глотки. Запрещается вызывать рвоту улица бессознательном состоянии и отравившихся прижигающими ядами.

Обезвреживание яда. Вещества, которые входят в химическое соединение с ядом, переводя его в неактивное состояние, называются противоядиями, так кислота нейтрализует щелочь и наоборот. Унитиол эффективен при отравлении сердечными гликозидами и при алкогольном делирии. Антарсин эффективен при отравлении соединениями мышьяка, при котором применение унитиола противопоказано. Тиосульфат натрия применяется при отравлениях синильной кислотой и ее солями, которые в процессе химического взаимодействия переходят в нетоксические роданистые соединения или циангидриды, легко удаляющиеся с мочой. Способностью связывать ядовитые вещества обладают: активированный уголь, танин, марганцовокислый калий, которые добавляют к промывной воде. С этой же целью используют обильное питье молока, белковой воды, яичных белков (по показаниям).

Промывание желудка Промывание желудка проводят при угнетении сознания (когда рвота опасна), при неудачных попытках вызвать рвоту, а также, если отравляющее вещество обладает противорвотным действием (например, нейролептики, трициклические антидепрессанты, М-холиноблокаторы).

Наиболее часто у детей встречаются бытовые отравления. Это, в основном, отравления случайные.

Если ребенок съел или выпил что-то ядовитое и находится в сознании, то нужно попробовать вызвать у него рвоту путем рефлекторного раздражения корня языка. В домашних условиях для оказания первой помощи отравившимся детям очень эффективны физические антидоты, адсорбирующие яд (активированный уголь,)

Вопрос 6. Химико-токсикологические лаборатории Центров по лечению острых отравлений, больниц, их задачи. Основные документы, регламентирующие деятельность химико-токсикологических лабораторий. Права и обязанности врачей-лаборантов химико-токсикологических лабораторий

1. Химико-токсикологическая лаборатория создается в составе Центра (отделения) острых отравлений.

2. Лабораторию возглавляет заведующий Лабораторией, назначаемый на должность и освобождаемый от должности руководителем лечебно-профилактического учреждения, в структуре которого создана Лаборатория.

3. На должность заведующего Лабораторией назначается врач, провизор, специалист с немедицинским образованием, допущенный в установленном порядке к занятию должности врача лабораторной клинической диагностики, прошедший дополнительную подготовку по аналитической диагностике наркотических средств, психотропных и других токсических веществ, имеющий сертификат по специальности "Клиническая лабораторная диагностика".

4. Структура и штатная численность Лаборатории утверждается руководителем лечебно-профилактического учреждения в установленном порядке.

5. Лаборатория осуществляет следующие функции:

Проведение исследования биологических объектов на наличие токсических веществ с целью химико-токсикологической экспресс - диагностики острого химического отравления.

Документ ПРИКАЗ Минздрава РФ от 08-01-2002 9 О мерах по совершенствованию организации токсикологической помощи населению РФ

Должностные обязанности врача лаборанта. Выполняет лабораторные анализы, испытания, измерения и другие виды работ при проведении исследований и разработок. Принимает участие в сборе и обработке материалов в процессе исследований в соответствии с утвержденной программой работы. Следит за исправным состоянием лабораторного оборудования, осуществляет его наладку. Подготавливает оборудование, Обеспечивает сотрудников подразделения необходимыми для работы оборудованием, материалам.

Вопрос 7. Химико-токсикологический анализ: объекты, особенности, порядок проведения. Определение круга анализируемых веществ. Направленность анализа. Выбор объектов исследования и метода извлечения токсических веществ. Определение оптимальных параметров извлечения

Химико-токсикологический анализ - представляет собой совокупность научно-обоснованных методов, применяемых на практике для выделения, обнаружения и количественного определения токсических веществ.

Результаты химико-токсикологического анализа зависят от правильного выбора объектов исследования, соблюдения правил химико-токсикологического анализа биологического материала на наличие токсических веществ, правильного выбора методов исследования и некоторых других факторов.

Объекты, направляемые судебно-следственными в лаборатории для судебно-химического исследования, называются вещественными доказательствами.

Объекты исследования: это биологические жидкости (кровь, моча), рвотные массы, внутренние органы трупов людей, волосы, ногти, остатки пищевых продуктов и напитков, лекарственных средств, пестициды.

Необходимость изолирования (извлечения) малых количеств (от мкг до мг) искомых химических веществ из сравнительно большого количества объекта исследования.

В подавляющем большинстве случаев химику-токсикологу приходится работать со следовыми количествами химического вещества, как правило, не химически чистого, а находящегося в смеси с сопутствующими (соэкстрактивными, балластными) веществами

Перед проведением исследования строится план химико-токсикологического анализа.

1. Осмотр - невооруженным глазом, при помощи лупы или микроскопа на наличие инородных включений (семена, кусочки растений до фарфоровидных крупинок мышьяка (III), плазматические кристаллы нитрата стрихнина).

2. Запах. Иногда специфический запах содержимого желудка может указывать на наличие определенного вещества, вызвавшего отравление.

3. Окраска объекта. Характерно главным образом для содержимого желудка. Желтая окраска указывает на возможное отравление пикриновой кислотой, акрихином, хроматами, азотной кислотой.

Выбор метода изолирования и очистки опред-ся следующими ф-рами:

1. Конкретной практической задачей, т.е. природой объекта, метрологическими параметрами методики.

2. Предысторией объекта (предварит. иссл-ние, обстоятельства отравления, указание на происхождение и т.д.).

3. Сочетаемостью выбранного метода изол-ния и очистки с методом последующего обнаружения и определения яд. в-ва в извлечении. При разработке методик определения токсическ. в-в следует учитывать оснащенность лабораторий соврем. приборами. При подозрении на отравлеие направляют на анализ:

гликозидами -1/3 печени с желчным пузырем;

солями ртути - прямую кишку, волосы;

хронические отравления соединениями свинца; таллия - плоские кости;

хронические отравление соединениями мышьяка - волосы, ногти, плоские кости метгемоглобинобразующими ядами (анилин, нитробензол, перманганат калия, формальдегид, хроматы, ацетальдегид) - кровь на метгемоглобин грибами и ядовитыми растениями - непереваренные кусочки из содержимого желудка, рвотные массы, промывные воды.

Вопрос 8. Предварительные пробы и их значение для построения плана химико-токсикологического анализа. Основы построения скрининг-анализа токсических веществ и основы построения скрининг-анализа при рациональном сочетании методов разделения и обнаружения токсических соединений

Для составления плана химико-токсикологического анализа большое значение имеют результаты предварительных проб на наличие токсических веществв исследуемых объектах. На основании результатов предварительных проб можно исключить ряд веществ из плана химико-токсикологического анализа и предположить, какие вещества могут быть в биологическом материале.

Положительный результат предварительных проб указывает на то, что в исследуемом объекте может быть предполагаемое вещество или группа веществ, которые дают такие же реакции

СКРИНИНГ - это научно обоснованная система поиска неизвестного яда, когда в процессе последовательных операций поэтапно отсеиваются (или определяются) отдельные группы веществ или индивидуальные вещества.

Аналитический скрининг наиболее удобен и эффективен в случае аналитической диагностики комбинированных отравлений, а также при ненаправленном анализе, когда неизвестна природа определяемого вещества. Применение аналитического скрининга позволяет систематизировать исследование и направить его в нужное русло, сократив тем самым время анализа и материальные затраты на его проведение.

К аналитическим скрининговым методам предъявляются определенные требования:

- универсальность (возможность подвергнуть исследованию большое количество веществ);

- достаточная специфичность (чаще групповая);

- высокая чувствительность (до десятых долей мкг);

- экспрессность (возможность выполнения серийных анализов);

- точность (отклонение до 10%) и воспроизводимость;

- простота и доступность;

- лабильность (возможность оптимизации и модернизации за счет введения новых соединений, материалов, реагентов и оборудования в существующую систему скрининга);

- возможность сочетания с другими методами анализа.

Перечисленным требованиям удовлетворяют, в основном, современные физико-химические методы анализа:

1. Хроматографические.

2. Спектроскопические.

3. Иммунохимические.

Эти методы могут быть использованы в системе, как общего, так и частного скрининга.

Общий скрининг - предусматривает, в основном, химическое исследование веществ, отличающихся по своему строению, и принадлежащих к различным фармакологическим группам. В основном здесь применяется групповая идентификация (например, группа производных барбитуровой кислоты, фенотиазина и т.п.).

Частный скрининг - направлен на исследование веществ внутри группы и идентификацию ее отдельных представителей. Примером может служить хроматографическое исследование на производные барбитуровой кислоты для идентификации конкретного вещества из этой группы.

В общем скрининге используется множество систем растворителей, из них можно выделить некоторые:

1. Для веществ кислого, нейтрального и слабоосновного характера, извлекаемых органическим растворителем из кислого водного раствора - хлороформ:ацетон

2. Для веществ основного характера, извлекаемых органическим растворителем из щелочного водного раствора: диоксан: хлороформ:ацетон: раствор аммиака ацетон:хлорофром раствор аммиака.

3. При анализе наркотических и других одурманивающих веществ, при экспресс-анализе острых отравлений используют универсальную систему толуол: ацетон: этанол: 25% раствор аммиака.

ГЖХ нашла свое применение в анализе лекарственных веществ в качестве скринингового метода благодаря своей универсальности. Необходимым условием является переведение исследуемого вещества в летучее состояние. Метод используется при анализе барбитуратов, алкалоидов и других лекарственных веществ в качестве общего и частного скринингового.

Вопрос 9. Количественный анализ токсических соединений. Выбор метода. Интерпретация результатов химико-токсикологического анализа. Значение данных химико-токсикологического анализа при решении вопросов диагностики отравления и лечения

Количественное определение токсических веществ, выделенных из биологического материала, является заключительным этапом химико-токсикологического анализа. Количественное определение токсических веществ производится после их идентификации. При идентификации могут быть обнаружены токсические вещества, которые приняты умершим перед смертью в терапевтических дозах (с лечебной целью) и не были причиной отравления. Дозу яда, поступившего в организм, можно оценить только на основании результатов количественного определения.

В химико-токсикологическом анализе для количественного определения токсических веществ, выделенных из биологического материала и других объектов, применяются чувствительные фотоколориметрические, спектрофотометрические, газохроматографические и некоторые другие методы. Ввиду малой чувствительности гравиметрических и титримегрических методов они практически не применяются в химико-токсикологическом анализе. Выделенные из биологического материала вещества, которые подвергаются количественному определению, должны быть хорошо очищены от белковых соединений, продуктов их разложения, образующихся в трупном материале, и от других примесей.

Несмотря на большое значение результатов количественного определения ядовитых веществ, выделенных из биологического материала, для решения вопроса об отравлениях в ряде случаев результаты этих определений могут быть занижены. Это объясняется рядом причин.

Токсические вещества в организме в определенной степени подвергаются метаболизму. Вещества, вызвавшие отравление, неравномерно распределяются в органах и тканях организма. В одних органах эти вещества находятся в больших количествах, чем в других, а в некоторых органах и тканях эти вещества могут отсутствовать. Поэтому результаты химико-токсикологического анализа зависят от правильного выбора органов и тканей, направляемых на исследование. Ядовитые вещества в организме связываются с белковыми и другими соединениями. Количество выделяемых веществ, переходящих в вытяжки из биологического материала, зависит от применяемого метода выделения токсических веществ из соответствующих объектов. Количество токсических веществ, выделенных из биологического материала, зависит и от степени гнилостного разложения исследуемых объектов. Влияние указанных выше факторов на выделение токсических веществ необходимо учитывать при оценке результатов количественного определения ядов, выделенных из биологического материала в ходе химико-токсикологического анализа.

Вопрос 10. Подготовка биологических проб к анализу. Характеристика объектов исследования. Общие принципы правил отбора и направления объектов на анализ. Способы консервирования биологических объектов. Первичная обработка различных объектов исследования в зависимости от используемого метода анализа

Взятие объектов для проведения экспертных исследований в судебно-химическом отделении регламентируется приказом № 161 от 24 апреля 2003 г. М3 РФ «Об утверждении инструкции по организации и производству экспертных исследований в Бюро судебно-медицинской экспертизы».

С целью обнаружения и количественного определения ядовитых веществ для проведения судебно-химического исследования изымают и направляют различные внутренние органы, кровь, мочу с учетом природы предполагаемого яда, путей введения его в организм, распределения, путей и скорости выведения, длительности течения интоксикации и проведенных лечебных мероприятий. Направляют также рвотные массы, первые порции промывных вод, остатки пищи, напитков, лекарственных и химических веществ и другие объекты.

Каждый орган, кровь, мочу помещают в отдельные чистые и сухие стеклянные банки.

В большинстве случаев консервирование биологических объектов, направляемых на химико-токсикологический анализ запрещено. Но в некоторых случаях возникает необходимость хранения объектов исследования в течение нескольких месяцев или даже лет. В этом случае консервирование проводят ректифицированным этиловым спиртом. Консервирование объектов химико-токсикологического анализа формалином и фенолом не допускается, так как эти вещества относятся к числу ядов, на наличие которых должно производится исследование биологического материала при отравлении неизвестными соединениями. В ряде случаев, консервирование этиловым спиртом тоже нежелательно, так как он может быть причиной отравлений. Следовательно, исключается возможность определения этого вещества как причины отравления. Кроме того, наличие в биологическом материале этилового спирта мешает разрушению биологического материала при исследовании его на наличие металлических ядов. Поэтому перед разрушением таких объектов необходимо освобождать их от этилового спирта.

Объектами химико-токсикологического анализа, подлежащими исследованию на наличие ядовитых веществ, могут быть органы трупов, моча и кровь трупов, рвотные массы, экскременты, волосы, ногти, промывные воды желудка, остатки пищи, напитки, пестициды, части растений, обработанные пестицидами, вода водоемов, пробы воздуха промышленных предприятий, почва, предметы домашнего обихода, одежда и др.

Важное значение имеет правильный выбор методов исследования, который зависит от характера объектов, поступивших на исследование. Применяемые для этой цели методы отличаются друг от друга способами изолирования токсических веществ из исследуемых объектов. Так, например, методы определения солей тяжелых металлов в воде не могут быть использованы для определения этих веществ в органах трупов. Различны также методы определения пестицидов в продуктах растительного происхождения и в почве, методы определения алкалоидов в растениях и в органах трупов. Таких примеров можно привести множество.

В зависимости от характера объектов исследования и тех вопросов, которые ставятся перед химиками-токсикологами, анализ соответствующих объектов на наличие ядовитых веществ может производиться в лабораториях промышленно-санитарной химии, в химико-токсикологических лабораториях центров по лечению острых отравлений, в судебно-химических лабораториях бюро судебно-медицинской экспертизы и др.

В химико-токсикологических лабораториях центров по лечению острых отравлений производится исследование мочи и крови человека, рвотных масс, промывных вод желудка, диализатов, полученных после перитониального диализа, и других объектов на наличие токсических веществ. Для исследования токсических веществ в указанных объектах в лабораториях центров по лечению острых отравлений применяются главным образом экспресс-методы, с помощью которых результаты исследований можно получить в наиболее короткое время. Срочность выполнения этих анализов диктуется тем, что результаты химических исследований необходимы лечащему врачу для уточнения диагноза и срочного принятия необходимых мер с целью обезвреживания яда в организме и лечения больного.

Внутренние органы из трупа взрослого человека извлекаются в количества не менее 2 кг. Их не следует мыть водой и подвергать загрязнению химическими веществами и механическими примесями.

Вопрос 11. Токсикокинетика чужеродных соединений. Транспорт чужеродных соединений через биологические мембраны. Термодинамика процесса переноса веществ. Термодинамическое равновесие. Транспорт веществ, способных к ионизации

Различные токсичные вещества и их метаболиты транспортируются кровью в разных формах. Для многих чужеродных соединений характерна связь с белками плазмы, преимущественно с альбуминами. Вид связи определяется сродством данного соединения к белкам и осуществляется ионными, водородными и ван-дер-ваальсовыми силами. Белки плазмы обладают способностью образовывать с металлами комплексы.

Одним из основных токсикологических показателей является объем распределения, т.е. характеристика пространства, в котором распределяется данное токсичное вещество.

Транспорт веществ через биологические мембраны осуществляется по-средством четырех механизмов:

Простая диффузия через мембрану в направлении градиента концен-трации.

Фильтрация через водные поры в мембране, важная для транспорта не-больших гидрофильных молекул, например, воды и мочевины.

Пиноцитоз: микроскопические инвагинации клеточной стенки погло-щают капли внеклеточной жидкости в вакуолях. Это важный механизм для транспорта питательных веществ внутрь клеток и из них.

Активный транспорт: соединения переносятся через мембраны даже против градиента концентрации посредством процессов, включающих переносчиков и требующих затраты энергии.

Простая диффузия считается основным механизмом, посредством кото-рого чужеродные соединения проникают через клеточные мембраны.

Термодинамическое равновесие -- состояние системы, при котором остаются неизменными во времени макроскопические величины этой системы (температура, давление, объём, энтропия) в условиях изолированности от окружающей среды.

Факторы, влияющие на абсорбцию чужеродных соединений

Природа вещества. Все чужеродные вещества целесообразно разделить на две группы: органические и неорганические.

Органические вещества, в свою очередь, для понимания токсико-кинетических закономерностей делятся на три группы:

а) Вещества нейтрального характера, не способные к ионизации (хлороформ, четыреххлористый углерод, бензол и др.). Всасывание этих веществ может происходить на всем протяжении желудочно-кишечного тракта, начиная с ротовой полости и заканчивая кишечником. Механизм всасывания - простая диффузия. Полнота и скорость всасывания прямо пропорциональны коэффициенту распределения масло/вода. Чем выше липофильные свойства вещества, тем оно быстрее и полнее всасывается в кровь.

б) Вещества кислотно-основного характера (слабые кислоты и слабые основания, алифатические и ароматические) всасываются из желудочно-кишечного тракта со скоростью, определяемой, главным образом, их константами диссоциации (ионизации) или величиной рКа (показателем ионизации).

Величина рКа равна значению рН, при котором вещество ионизировано на 50%. Коэффициент распределения масло/вода выше у недиссоциированных молекул, т.е. у веществ, находящихся в молекулярной форме, поэтому максимальное всасывание этих веществ будет происходить при соответствующих значениях рН.

Таким образом, кислоты, главным образом, всасываются в желудке, где среда кислая (рН = 1-3), а основания - в кишечнике в слабощелочной среде (рН~ 8).

в) Ионизированные соединения (четвертичные аммониевые основания, например, прозерин, декаметоний) всасываются плохо, главным образом, в кишечнике. Отсюда, основной путь их введения - внутримышечный или внутривенный.

Всасывание неорганических веществ в желудочно-кишечном тракте возможно только в случае их диссоциации на ионы ( именно поэтому металлическая ртуть не всасывается). Катионы тяжелых металлов всасываются в основном в виде хелатных соединений с аминокислотами. Анионы проникают в кровь через водные поры.

Скорость диффузии вещества (СД), согласно первому закону Фика, определяется по уравнению:



где К -- коэффициент диффузии данного соединения; Л -- площадь мембраны; (С, -- С₂) -- градиент концентрации по обе стороны мембраны; d -- толщина мембраны.

Явление диффузии заключается в том, что происходит самопроиз-вольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жид-костей и даже твердых тел; диффузия сводится к обмену масс частиц этих тел, возникает и продолжается, пока существует градиент плотности.

Вопрос 12. Токсикокинетика чужеродных соединений. Общие закономерности распределения веществ в организме. Факторы, влияющие на распределение. Основные токсикокинетические параметры распределения. Связывание с белками сыворотки крови. Типы связей. Константы диссоциации лигадно-протеинового комплекса. Влияние различных факторов на связывание чужеродных соединений

Объем распределения, т.е. характеристика пространства, в котором распределяется данное токсичное вещество. Существует три главных сектора распределения чужеродных веществ: внеклеточная жидкость (примерно 14 л для человека массой тела 70 кг), внутриклеточная жидкость (28 л) и жировая ткань, объем которой значительно варьирует. Объем распределения зависит от трех основных физико-химических свойств данного вещества: водорастворимости, жирорастворимости и способности к диссоциации (ионообразованию).

Токсикокинетика - раздел биохимической токсикологии, в рамках которого изучаются закономерности, а также качественные и количественные характеристики резорбции, распределения, биотрансформации ксенобиотиков в организме и их элиминации.

На распределение органических веществ влияют следующие факторы:

1. Индекс липорастворимости.

2. Способность проникать через клеточные мембраны.

3. Сродство к макромолекулярным структурам и белкам.

Эффективность препарата зависит от степени его связывания с белками плазмы крови. Чем меньше препарат связывается, тем больший он оказывает эффект. Основными белками крови, с которыми связываются с лекарства, являются альбумины, липопротеины, гликопротеины и глобулины (б, в, г).

Препараты находятся в крови в двух формах: связанной и несвязанной. В зависимости от сродства конкретного препарата к белкам плазмы, доля лекарства может перейти в связанную с белками плазмы форму, а оставшаяся часть останется несвязанной. Если связывания с белками обратимо, то связанная и несвязанная формы будут находиться в химическом равновесии таким образом:

Белки + лекарства ? комплекс белок-лекарство

Именно несвязанная доля лекарства будет оказывать терапевтический эффект. Также эта часть может быть подвергнута биотрансформации и/или элиминации. Например, «связанная часть» антикоагулянта варфарина составляет 97 %. Это означает, что из всего введенного в организм варфарина , 97 % связано с белками крови. Оставшиеся 3 % (часть несвязанная) препарата проявляют активность и могут быть выведены.

Только несвязанные фракции препарата подвергается метаболизму в печени и других органах. Чем больше препарата переходит в свободную форму, тем больше он подвергается метаболизму. При изменении уровня свободного лекарства, меняется и объем распределения, поскольку препарат может свободно проходить в ткани, что приводит к снижению уровня концентрации в плазме. Для препаратов, которые быстро биотранформируются, клиренс завит от печеночного кровотока. Для препаратов, которые медленно проходят биотрансформацию, изменения в уровне несвязанной фракции препарата напрямую влияют на его клиренс. ффект связывания с белками является наиболее значимым для препаратов, которые обладают большим сродством (> 95 %) и имеют низкий терапевтический индекс, таких как варфарин. Низкий терапевтический индекс свидетельствует о том, что существует высокий риск токсического эффекта при применении препарата. Так как варфарин является антикоагулянтом с низким терапевтическим индексом, то он может вызвать кровотечение, если не поддерживается его правильный уровень доступности. Если пациент принимает варфарин одновременно с другими препаратами, которые вытесняют варфарин из белков плазмы, таких как сульфаниламиды, это может привести к повышению риска кровотечения.

Количество несвязанной фракции может быть изменено рядом факторов, таких как концентрация препарата в организме, количество и качество белков плазмы и наличие других препаратов, которые имеют большее сродство к белкам плазмы. Введение более высоких концентраций препарата может привести к повышению несвязанной фракции, так как белки плазмы будут насыщенны препаратом, и любой избыток препарата не будет связываться. Если количество белков плазмы уменьшается (при повышенном катаболизме, кахексии, недоедании, болезнях печени, почек), будет повышаться доля несвязанного препарата.

Вопрос 13. Токсикокинетика чужеродных соединений. Экскреция чужеродных соединений и метаболитов. Выведение токсичных соединений через почки. Выведение чужеродных соединений с желчью. Реабсорбция. Другие пути выведения, включая специфические (волосы, ногти). Кинетика выведения. Период полувыведения. Влияние физико-химических факторов среды на скорость и характер выведения веществ из организма

Токсикокинетика - раздел биохимической токсикологии, в рамках которого изучаются закономерности, а также качественные и количественные характеристики резорбции, распределения, биотрансформации ксенобиотиков в организме и их элиминации.

Метаболизм чужеродных соединений (лекарственных препаратов, ядов и др.) в организме людей и животных происходит под влиянием ферментных систем. Большинство из ядов метаболизируется в печени, в которой продуцируется значительное число ферментов. Эти ферменты локализуются в митохондриях, микросомах, лизосомах клеток печени. Метаболиты, образующиеся в печени, поступают в желчь, затем в кишки и выводятся с калом или поступают в почки и выделяются с мочой. Метаболизм чужеродных соединений частично происходит в почках, легких, пищевом канале, коже и др.

Выделение токсичных веществ через почки происходит с помощью двух основных механизмов -- пассивной фильтрации и активного транспорта.

При прохождении фильтрата по нефрону токсичные вещества диффундируют через стенку нефрона обратно в кровь (так как в фильтрате концентрация токсичных веществ в 3--4 раза выше, чем в плазме) по градиенту концентрации. Количество токсичного вещества, выделяемое из организма с мочой, зависит от интенсивности его реабсорбции в дистальном отделе нефрона. Если проницаемость стенки нефрона для данного вещества высокая, то на выходе его концентрации в моче и в крови выравниваются.

Выведение ксенобиотиков с желчью.

Чужеродные соединения всасываются из крови печеночных синусоидов в паренхиматозные клетки печени и затем транспортируются в виде метаболитов или конъюгатов в желчь. Граница между кровью и желчью чрезвычайно пориста и пропускает большинство молекул и ионов, по величине меньше белковых.

Концентрация многих веществ в желчи сравнима с концентрацией в крови, но высокополярные соединения (соли желчных кислот, глюкуронид билирубина, конъюгаты чужеродных соединений) выделяются в желчь в более высоких, чем в крови, концентрациях путем активного транспорта. При увеличении молекулярной массы усиливается выделение в желчь, уменьшается выделение в мочу.

Конъюгаты чужеродных соединений могут подвергаться гидролитическому расщеплению ферментами желчи.

Реабсорбция -- обратное всасывание жидкости из полостей и полых анатомических структур организма. В зависимости от участка канальца, в котором происходит реабсорбция, принято выделять несколько разновидностей этого процесса:

проксимальная реабсорбция;

дистальная реабсорбция.

При проксимальной реабсорбции происходит почти полное поглощение пептидов и белка.

Дистальная реабсорбция напрямую влияет на итоговый состав мочи, количественное содержание компонентов во вторичной моче. При дистальном поглощении веществ наблюдается активное всасывание щелочи.

Выведение ксенобиотиков через легкие. Легкие являются главным органом вы-деления из организма летучих жидкостей и газообразных веществ. Чем меньше коэффициент растворимости в воде вещества, тем быстрее оно выделяется, особенно та его часть, которая циркулирует в крови, так как такие токсические вещества легко проникают из крови в альвеолы и через их мембраны выделяются с выдыхаемым воздухом. Некоторые вещества метаболизируются в организме до углекислого газа, воды, аммиака и также выделяются с выдыхаемым воздухом.

Выделение ксенобиотиков через кожу.Кожа является органом, через который способны вместе с потом выводиться многие ядовитые вещества: этиловый спирт, ацетон, фенолы, алкилгалогениды, некоторые металлы, хинин, камфора и др.

Выведение ксенобиотиков с молоком.С молоком могут выводиться и попадать в ор-ганизм ребенка многие токсические вещества (этиловый спирт, аспирин, барбитураты, кофеин, морфин, никотин и др.). Коровье молоко может содержать отдельные пестициды и токсические соединения, которыми обрабатывают растения, поедаемые животными.

В медицинском контексте, период полураспада может также описывать время, необходимое для сокращения вдвое концентрации вещества в плазме крови (период полувыведения в плазме). На период полувыведения влияют факторы: состояние почек, печени человека (наличие недостаточности), возраст, употребление алкоголя и др.

Вопрос 14. Токсико-кинетические особенности пероральных отравлений. Механизм всасывания, распределения. Физико-химические свойства токсических соединений, для которых наиболее характерен пероральный путь поступления в организм

Наиболее распространенным способом поступления токсичных веществ в организм является пероральный. Ряд ядовитых жирорастворимых соединений -- фенолы, некоторые соли, особенно цианиды -- всасываются и поступают в кровь уже в полости рта.

На протяжении желудочно-кишечного тракта существуют значительные градиенты pH, определяющие различную скорость всасывания токсичных веществ. Кислотность желудочного сока близка к 1, вследствие чего все кислоты здесь находятся в неионизированном состоянии и легко всасываются. Напротив, неионизированные основания (например, морфин, ноксирон) поступают из крови в желудок и далее в виде ионизированной формы -- в кишечник . Токсичные вещества в желудке могут сорбироваться и разбавляться пищевыми массами, в результате чего уменьшается их контакт со слизистой оболочкой. Кроме того, на скорость всасывания влияют интенсивность кровообращения в слизистой оболочке желудка, перистальтика, количество слизи и т. д. В основном всасывание ядовитых веществ происходит в тонкой кишке, содержимое которой имеет pH 7,5--8,0. Чтобы попасть в кровоток, яд должен преодолеть барьер, состоящий из эпителия, мембраны эпителия со стороны капилляра и базальной мембраны капилляра. Некоторые яды, например, соли тяжелых металлов, непосредственно повреждают кишечный эпителий и нарушают всасывание. Липофильные вещества всасываются путем диффузии, всасывание электролитов зависит от степени их ионизации. Поскольку в тонком кишечнике среда щелочная, основания (атропин, хинидин, анилин, амидопирин и т. д.) всасываются быстро. Вещества, близкие по строению к природным, всасываются путем пиноцитоза. Трудно всасываются прочные комплексы ядов с белками.

При шоке, когда скорость кровотока в кишечнике значительно замедляется, всасывание практически прекращается, что ведет к депонированию яда и усилению местного токсического эффекта. В случае отравления гемолитическим ядом (уксусная эссенция) это приводит к местному тромбогеморрагическому синдрому.

Поскольку при пероральных отравлениях возможно депонирование яда в ЖКТ, тщательное его очищение необходимо не только при раннем, но и при позднем поступлении больного. Чтобы попасть в кровоток, яд должен преодолеть барьер, состоящий из эпителия, мембраны эпителия со стороны капилляра и базальной мембраны капилляра. Некоторые яды, например, соли тяжелых металлов, непосредственно повреждают кишечный эпителий и нарушают всасывание. Липофильные вещества всасываются путем диффузии, всасывание электролитов зависит от степени их ионизации. Поскольку в тонком кишечнике среда щелочная, основания (атропин, хинидин, анилин, амидопирин и т. д.) всасываются быстро. Вещества, близкие по строению к природным, всасываются путем пиноцитоза. Трудно всасываются прочные комплексы ядов с белками.

Вопрос 15. Токсико-кинетические особенности ингаляционных отравлений. Механизмы всасывания, распределения. Физико-химические свойства токсических соединений, для которых наиболее характерен ингаляционный путь поступления в организм

При ингаляционном отравлении яд поступает в кровь чрезвычайно быстро (в первые минуты), так как всасывающая поверхность альвеол составляет 100…150 м². Кроме того, в легких отсутствуют условия для накопления яда, толщина альвеолокапиллярной мембраны мала и скорость кровотока по легочным капиллярам высока, поэтому яд быстро разносится кровью во все органы и ткани.

Барьер между воздухом и кровью состоит из липидной пленки, мукоидной пленки, слоя альвеолярных клеток, базальной мембраны эпителия, сливающейся с базальной мембраной капилляров. Всасывание летучих веществ начинается уже в верхних дыхательных путях, но полнее всего оно происходит в легких и определяется градиентом концентраций. Так всасываются многие летучие неэлектролиты (углеводороды, галогенуглеводороды, спирты, эфиры и т. д.). Чем больше коэффициент растворимости паров яда вода/воздух (коэффициент Оствальда), тем быстрее пары поступают в кровь.

Некоторые пары и газы (HCl, HF, SO₂, пары неорганических кислот) в дыхательных путях претерпевают химические превращения и обладают способностью повреждать альвеолярную мембрану, вызывая токсический отек легких, токсический бронхит, бронхиолит, пневмонию, асфиксию. На производстве часто образуются аэрозоли (пыль, дым, туман).

В дыхательных путях происходит 2 процесса: задержка и выделениепоступивших частиц. В верхних дыхательных путях задерживается до 80…90 % частиц размерами более 10 мкм, в альвеолы попадает до 70…90 % частиц размерами менее 1…2 мкм. Эти частицы удаляются из организма с мокротой. Водорастворимые аэрозоли всасываются по всей поверхности дыхательных путей, причем заметная часть их через носоглотку попадает в желудок.

...