Токсикологическая химия как наука

При ингаляционных отравлениях нередко организм также пытается избавиться от поступающего яда, то есть развивается синдром, аналогичный гастроинтестинальному. Он проявляется в виде кашля, чихания, ларинго- и бронхоспазма, задержке дыхания или снижении дыхательного объема и частоты дыханий.

Вопрос 16. Основные методы детоксикации организма при острых отравлениях. Механизмы детоксикации. Правила проведения

Отравление - патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия яда с организмом. В соответствии с принятой терминологией отравлением обычно называют только те интоксикации, которые вызваны ядами, поступившими в организм извне.

Этапы детоксикации организма

Последовательность оказания экстренной помощи при отравлении различна при борьбе с токсинами разного типа, однако общая схема обычно такова:

рвота и промывание желудка,

применение абсорбентов,

форсированный диурез,

далее - в зависимости от конкретного случая тактика детоксикации выбирается медиками в лечебном учреждении.

Методы естественной детоксикации

К естественным методам детоксикации относят все способы заставить природные системы организма работать с максимальной силой для выведения токсинов. В человеческом организме есть несколько органов и систем, предназначенных для этого: печень, почки, кишечник, лёгкие и иммунная система. Поэтому естественная детоксикация ускоряет процессы выведения ядов из кишечника, крови, мочи и лёгких.

Способы естественной детоксикации:

форсированный диурез;

применение абсорбентов путём введения их в желудок и кишечник;

облучение крови ультрафиолетом;

применение биологических препаратов для активизации и поддержания функционирования печени;

использование стимуляторов иммунитета.

Рвота

Довольно часто яд, попадающий в организм, вызывает рефлекторную рвотную реакцию (наглядно это наблюдается при алкогольном отравлении), в результате чего рвотные массы частично выводят токсины из организма.

Существуют ситуации, когда рвоту вызывать нельзя:

если пострадавший находится без сознания или в полубессознательном состоянии, рвоту не вызывают во избежание попадания рвотных масс в дыхательные пути;

если отравление произошло едкими препаратами, способными прожигать и разъедать ткани (кислота или щёлочь), рвота только усугубит ситуацию, усилив поражение пищевода. Она опасна также возможностью попадания поражающего вещества в дыхательные пути и их химического ожога.

Промывание желудка

Производится путём введения большого количества жидкости через зонд.

Если пострадавший без сознания, в состоянии комы, промывание производится посредством интубации трахеи. Запрещено промывание желудка лишь в тех случаях, когда поражение организма наступило вследствие приёма стрихнина и ему подобных препаратов, вызывающих судороги, поскольку судорожная активность из-за введения зонда существенно усиливается и состояние пострадавшего ухудшается.

Применение сорбентов активированный уголь, полисорб, энтеросгель, полифепан и некоторые другие.

Использование слабительных

вазелиновое масло хорошо растворяет жирорастворимые токсины.Слабительные не применяют при отравлениях кислотами или щелочами, чтобы вещества, вызвавшие химический ожог пищевода и желудка, не попадали ещё и в кишечник.

Форсированный диурез

Эта процедура, активизирующая естественную работу почек, предусматривает внутривенное введение большого объёма жидкости (обычно применяется 1-2 литра физраствора или раствора глюкозы), и после этого - быстрое введение диуретиков (маннитола или фуросемида). В результате токсины быстро выводятся из организма с мочой, суточный объём которой достигает в результате процедуры от 5 до 8 литров. Обязателен постоянный контроль состояния пострадавшего.

Методы активной (искусственной) детоксикации

Искусственная, или активная детоксикация - это помощь организму путём подключения аппаратов, фильтрующих и очищающих кровь, плазму и лимфу, а также использование особых препаратов - атидотов, благодаря которым токсины выводятся из организма или обезвреживаются, теряя свою активность (связываются путём образования новых, нейтральных для организма химических соединений).

К способам активной детоксикации относят:

перитонеальный диализ;

гемосорбцию; Проведение процедуры имеет смысл лишь тогда, когда отравляющее вещество находится в крови, а не в тканях органов. Обычно гемосорбция применяется при отравлениях барбитуратами (снотворными и психотропными препаратами), сердечными гликозидами.

гемодиализ; Противопоказание к проведению гемодиализа - крайне низкое кровяное давление или его резкое падение, вызванное последствиями отравления.

переливание крови;

Методы детоксикации подразделяются также и по другим принципам:

в зависимости от очищаемой биологической жидкости организма (кровь, лимфа, плазма или внутрибрюшинная жидкость) - выбор зависит от того, куда именно проникли и где распространились токсины;

в зависимости от воздействия на яд выделяют детоксикацию:

антидотами; сорбцией (очисткой) крови и плазмы; адсорбцией (связыванием токсических веществ).

Вопрос 17. Дробный метод исследования минерализата по Крыловой. Сущность метода. Особенности. Принципы и способы разделения ионов металла. Органические реагенты в дробном методе анализа. Характеристика реагентов. Условия проведения реакции

Дробный метод анализа. Основоположником дробного метода анализа, применяемого в современной аналитической химии, является советский учёный Н.А. Тананаев. Большая заслуга в разработке методик дробного анализа «металлических ядов» и внедрении этих методик в практику химико-токсикологического анализа принадлежит А.Н. Крыловой.

Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Пользуясь дробным методом, отпадает необходимость выделения исследуемых ионов из растворов.

Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Однако не всегда можно подобрать специфические реакции для обнаружения искомых ионов. В этих случаях в дробном анализе пользуются специальным приемом (маскировкой), с помощью которого устраняется влияние мешающих ионов.

Обнаружение искомых ионов дробным методом производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов или их смесей, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

Требования к дробному анализу:

1. Должна быть возможность сочетания качественного и количественного определения в одной навеске исследуемого органа на все токсикологически важные элементы (за исключением ртути, которая определяется в отдельной навеске специфическим деструктивным методом).

2. Должна быть обеспечена высокая доказательность и надежность метода. Это достигается применением, как правило, не одной, а, по меньшей мере, двух реакций: основной и подтверждающей. В качестве основных чаще всего используются жидкофазные реакции образования окрашенных комплексов с различными реагентами, извлекаемых в слой органического растворителя. Большинство подтверждающих реакций - микрокристаллоскопические или осадочные.

3. Реакции должны быть высоко специфичными, чтобы определять катион в присутствии других. Однако абсолютно специфичных реакций очень мало, поэтому необходимо создавать селективные условия и устранять мешающее влияние посторонних ионов. Для этого разработаны следующие приемы:

- маскировка мешающих ионов. Осуществляется путем введения комплексообразователей, применения окислительно-восстановительных реакций и др.;

- строгое соблюдение определенных значений рН среды при проведении реакций;

- селективная экстракция металлов в органический растворитель в виде комплексов или ионных ассоциатов с последующей реэкстракцией ионов металлов в водную фазу.

4. Реакции должны быть высокочувствительны, но не должны открывать естественно содержащиеся количества элементов. Поэтому для выполнения реакций на отдельные катионы объем минерализата строго лимитирован. Кроме того, применяют прием разбавления минерализата до пределов чувствительности реакции. При этом снижается влияние мешающих ионов и концентрация кислот, исключается обнаружение большинства естественно содержащихся элементов.

5. Методики, разработанные для обнаружения «металлических ядов» быть простыми, доступными, а их проведение не требовать больших затрат времени на анализ, и дорогостоящего оборудования и реагентов.

При составлении схемы проведения дробного анализа необходимо учитывать ограниченную специфичность отдельных реакций:

1. Чувствительность реакций на хром и марганец снижается при большом количестве в минерализате хлорид-ионов, поэтому исследование на хром и марганец рекомендуется проводить до осаждения Аg в виде АgCl с помощью NaCI.

2. Обнаружению мышьяка мешает присутствие в минерализате катионов сурьмы, в связи с чем исследование на сурьму предшествует анализу на мышьяк.

3. Большие количества меди мешают обнаружению сурьмы по реакции образования её сульфида Sb2S3 (черный осадок CuS маскирует оранжевую окраску Sb2S3). Следовательно, в ряду катионов по схеме дробного анализа медь должна стоять раньше сурьмы.

В дробном методе анализа широко применяются различные органические реагенты: диэтилдитиокарбаминаты натрия и свинца (в анализе на катионы меди, цинка, кадмия, висмута), дитизон (в анализе на катионы свинца, таллия, цинка, серебра, ртути), 8-оксихинолин (в анализе на катион висмута), малахитовый зеленый из группы трифенилметановых красителей (при анализе на катионы сурьмы и висмута), дифенилкарбазид (при анализе на катион хрома), тиомочевина (при анализе на катион висмута) и др.

Реакции с органическими реагентами используются для следующих целей:

1. Образование окрашенных комплексов служит качественным доказательством ряда катионов.

2. Окраска комплексов может использоваться для количественного определения катионов фотоэлектроколориметрическим методом.

3. Реакции могут использоваться для селективной экстракции (выделения) катионов в виде комплексов из минерализата с последующей реэкстракцией ионов в водную фазу и обнаружением их качественными реакциями.

Вопрос 18. Методы усиления естественной детоксикации организма (применение лекарственных препаратов, форсированный диурез, гипервентиляция лёгких, управляемая гипотермия)

Методы усиления естественной детоксикации организма (применение лекарственных препаратов, форсированный диурез, гипервентиляция лёгких, управляемая гипотермия).

Форсированный диурез

Эта процедура, активизирующая естественную работу почек, также способствует скорейшему избавлению организма от яда. Она предусматривает внутривенное введение большого объёма жидкости (обычно применяется 1-2 литра физраствора или раствора глюкозы), и после этого - быстрое введение диуретиков (маннитола или фуросемида). В результате токсины быстро выводятся из организма с мочой, суточный объём которой достигает в результате процедуры от 5 до 8 литров. Обязателен постоянный контроль состояния пострадавшего. Противопоказаниями к проведению форсированного диуреза считаются почечная и сердечнососудистая недостаточность (при этом методе из плазмы вымывается большое количество электролитов, в результате чего работа сердца ухудшается).

гипервентиляция

К методам усиления естественных процессов детоксикации организма относится лечебная гипервентиляция, кото-рая может быть обеспечена ингаляцией карбогена или под-ключением больного к аппарату искусственного дыхания, позволяющему повысить минутный объем дыхания (МОД) в 1 /2--2 раза. Этот метод считается особенно эффективным при острых отравлениях токсичными веществами, которые в значительной степени удаляются из организма легкими.

Эффективность этого метода детоксикации при острых отравлениях сероуглеродом (до 70% его выделяется через легкие), хлорированными углеводородами, угарным газом доказана в клинических условиях. Однако длительная ги-первентиляция приводит к развитию нарушений газового состава крови (гипокапния) и кислотно-основного состояния (дыхательный алкалоз). Поэтому под контролем указанных параметров проводится прерывистая гипервентиляция (по 15--20 мин) повторно через 1--2 ч в течение всей токсикогенной фазы отравления.

Лечебная гипотермия

Искусственное охлаждение тела с целью снижения интенсивности метаболических процессов и повышения устойчивости к гипоксии находит более широкое применение как метод симптоматической терапии острых отравлений при токсическом отеке мозга, вызванном отравлением наркотическими ядами. С точки зрения возможностей детоксикации организма искусственная гипотермия изучена мало, хотя есть определенные перспективы использования ее антигипоксических свойств при тяжелом экзотоксическом шоке, а также в целях замедления летального синтеза при. отравлениях метиловым спиртом, этиленгликолем, хлорированными углеводородами.

Применение сорбентов

Для того чтобы предупредить всасывание в кровь ядовитых веществ, дают адсорбенты, которые поглощают яды. Они связывают токсины и выводятся вместе с ними из организма природным путём. К ним относят активированный уголь, полисорб, энтеросгель, полифепан и некоторые другие.

Вопрос 19. Эфедрин. Свойства и применение. Токсичность. Распространённость отравлений. Токсикокинетика. Всасывание. Распределение. Биотрансформация. Экскреция. Объекты исследования. Пробоподготовка. Методы качественного и количественного химико-токсикологического анализа

Симпатомиметик адреномиметик непрямого действия); алкалоид, получаемый из различных видов эфедры (Ephedra L.) семейства эфедровых (Ephedraceae). Эфедрин, содержащийся в растениях, является левовращающим изомером. Синтетически получен рацемат, уступающий по активности левовращающему изомеру.

После введения эфедрина происходит возбуждение б- и в-адренорецепторов: действуя на варикозные утолщения эфферентных адренергических волокон, эфедрин способствует выделению медиатора норадреналина в синаптическую щель. Кроме того, он оказывает слабое стимулирующее влияние непосредственно на адренорецепторы.

Стимулирует деятельность сердца (увеличивает частоту и силу сокращений), облегчает AV-проводимость, повышает АД, вызывает бронхолитический эффект, подавляет перистальтику кишечника, расширяет зрачок (не влияя на аккомодацию и внутриглазное давление), повышает тонус скелетных мышц, вызывает гипергликемию

Показания

Артериальная гипотензия при хирургических операциях травме, кровопотере, инфекционных болезнях.

Бронхиальная астма и другие обструктивные заболевания дыхательных путей, аллергические состояния.

Метаболизм. Эфедрин быстро всасывается из пищевого канала и накапливается в печени, почках, легких и мозге.

Через 24 ч 80 % принятой дозы эфедрина выделяется из организма с мочой в неизмененном виде. Незначительная часть дозы эфедрина подвергается N-деметилированию с образованием фенилпропанол-амина. Этот метаболит эфедрина выделяется из организма с мочой.

Эфедрин быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта. Выводится в неизмененном виде с мочой (75% за 24 ч). Используется с целью наркотизации при внутривенном введении (эфедрой). Обладает психотропным (возбуждающим) и нейротоксическим действием. Смертельная доза для взрослых составляет 2 г.

Клинические признаки отравления:

тошнота;

рвота;

головная боль;

беспокойство;

повышение температуры;

потливость.

Отмечаются повышение артериального давления, учащение пульса, одышка. Характерно расширение зрачков, нарушение цветоощущения, психическое и двигательное возбуждение, судороги. В тяжелых случаях развивается кома с резким падением артериального давления и выраженными нарушениями дыхания.

Неотложная помощь: при приеме внутрь показано промывание желудка, прием активированного угля и солевого слабительного. При возбуждении и судорогах вводят седуксен (2 мл).

При возбуждении и повышении артериального давления -- аминазин. Степень ионизации и перенос лекарственных веществ во многом зависит от различий в величине рН среды по обеим сторонам мембраны. Так, в кислой среде желудка алкалоиды - слабые основания - находятся в ионизированной форме, тогда как в крови(рН=7,4) они находятся преимущественно в неионизированной форме. Поэтому всасывание эфедрина, теофиллина и др. алкалоидов - слабых оснований - в желудке не происходит, а даже наблюдается некоторое их диффундирование из крови через слизистую оболочку желудка в желудочный сок. Однако, перейдя в кишечник с его средой, близкой к нейтральной реакции, эти вещества становятся слабо ионизированными и легко всасываются.

Обнаружение эфедрина

Реакция с солями меди и сероуглеродом. При взаимодействии эфедрина с сероуглеродом и щелочным раствором сульфата меди образуется производное дитиокарбаминовой кислоты, растворимое в бензоле.

Реакция с 2,4-Динитрохлорбензолом. Эфедрин и другие соединения, у которых ОН-группа находится в б-положении, а аминогруппа в в-положении по отношению к ароматическому кольцу, при нагревании претерпевают гидраминное разложение. При этом образуется фенилэтилкетон и амин.

Реакция с реактивом Драгендорфа. При взаимодействии эфедрина с реактивом Драгендорфа образуются кристаллы, напоминающие тонкие иглы, собранные в пучки.

Обнаружение эфедрина по УФ- и ИК-спектрам.

Вопрос 20. Методы искусственной детоксикации организма. Интракорпоральные методы (перитониальный диализ, кишечный диализ, гастроинтестинальная сорбция)

Искусственная, или активная детоксикация - это помощь организму путём подключения аппаратов, фильтрующих и очищающих кровь, плазму и лимфу, а также использование особых препаратов - атидотов, благодаря которым токсины выводятся из организма или обезвреживаются, теряя свою активность (связываются путём образования новых, нейтральных для организма химических соединений).

Перитонеальный (брюшинный) диализ

Брюшина функционирует как полупроницаемая мембрана, сквозь которую токсины попадают из крови в брюшинную жидкость. Для проведения процедуры в брюшной стенке закрепляется специальная фистула, вставляется катетер и вводится около 2 литров раствора, который заменяется каждые 30 минут в течение суток.

В результате от поражающих веществ очищается не только кровь, но и ткани. Это помогает в случае, если ядовитые вещества являются жирорастворимыми или способными связываться с белками крови.

Для профилактики развития перитонита в результате данной процедуры применяются антибиотики.

Противопоказания - большое количество спаек в брюшной полости, возникших вследствие ранее перенесенных операций, либо беременность на поздних сроках.

Кишечный диализ -- процедура, при которой внутренняя поверхность толстого кишечника используется в качестве мембраны естественного диализирующего аппарата, подобной мембране аппарата «искусственная почка» при гемодиализе. При кишечном диализе производятся многократные повторные (серийные) промывания кишечника с помощью сифонной клизмы, или с помощью специального аппарата для гидроколонотерапии. При этом осмотическое давление со стороны плазмы крови приводит к переходу различных хорошо диализирующихся ядов, токсинови продуктов обмена веществ через мембрану толстого кишечника в диализный раствор, используемый для промывания кишечника или клизмы.

Сорбция (от лат. sorbeo -- поглощаю) -- поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. ГИС применяют для связывания и инактивации в желудочно-кишечном тракте эндотоксинов. Энтеросорбенты - активированый уголь, энтеросорб, энтросгель и др. - назначают внутрь 3 раза в день за 1 час до приема пищи или медикаментов. В желудочно-кишечном тракте энтеросорбенты связывают токсические вещества и вместе с ними выводятся из организма через кишечник. В кровеносное русло препараты не всасываются.

ГИС проводится для снижения эндогенной интоксикации, прерывания энтерогепатической циркуляции токсических соединений. Противопоказанием для ГИС является парез кишечника, а также первые трое суток после операции на желудке или кишечнике

Вопрос 21. Методы искусственной детоксикации организма. Экстракорпоральные методы (гемодиализ, гемосорбция, плазмосорбция, лимфофорез и лимфосорбция, обменное замещение крови, плазмофорез)

Искусственная, или активная детоксикация - это помощь организму путём подключения аппаратов, фильтрующих и очищающих кровь, плазму и лимфу, а также использование особых препаратов - атидотов, благодаря которым токсины выводятся из организма или обезвреживаются, теряя свою активность (связываются путём образования новых, нейтральных для организма химических соединений).

гемодиализ

Эта процедура выполняется аппаратом «искусственная почка»: в него подаётся кровь, и токсины фильтруются через мембрану. Применяется гемодиализ при отравлениях снотворными (барбитуратами), изониазидом, метиловым спиртом, и другими растворимыми в биологических жидкостях веществами.

Чем раньше проведён гемодиализ, тем более он эффективен (оптимально -- в первые сутки после отравления).

В процессе процедуры предпринимаются меры для предупреждения нарушения водно-солевого баланса организма, чтобы не допустить осложнений.

Противопоказание к проведению гемодиализа - крайне низкое кровяное давление или его резкое падение, вызванное последствиями отравления.

Гемосорбция

При проведении гемосорбции используется специальный аппарат-детоксикатор, в который нагнетается при помощи насоса кровь и прогоняется сквозь активированный уголь в ионообменной среде, где сорбентом поглощается токсин. Проведение процедуры имеет смысл лишь тогда, когда отравляющее вещество находится в крови, а не в тканях органов. Обычно гемосорбция применяется при отравлениях барбитуратами (снотворными и психотропными препаратами), грибами, сердечными гликозидами.

Эта процедура способствует выведению токсинов в 5 раз быстрее, чем во время гемодиализа.

Плазмосорбция - метод дезинтоксикационной терапии, целью которого является удаление из кровотока различных токсичных веществ, попавших в организм извне, либо образовавшихся в ходе патологического процесса. В ходе данной процедуры плазму крови пациента пропускают через сорбент. Таким образом, данная процедура подразумевает предварительное разделение крови на плазму и клеточные элементы.

В отличие от плазмафереза, при плазмосорбции выделенная плазма не удаляется, а пропускается через сорбент, «очищается» и вновь возвращается в кровоток пациенту.

Лимфосорбция - метод дезинтоксикационной терапии, при котором проводится дренирование грудного лимфатического протока с целью забора лимфы и последующей ее «очистки» путем пропускания через колонку с сорбентом. После сорбции лимфу вводят внутривенно.

Лимфоферез - способ выделения из лимфы форменных элементов крови (эритроцитов, лимфоцитов, лейкоцитов) путем пропускания через проницаемую мембрану с калиброванными порами. Повторное внутривенное введение выделенных и «отмытых» изотоническим раствором клеточных элементов предупреждает снижение иммунологической резистентности организма, предотвращает развитие анемии.

Плазмаферез - это процедура механической фильтрации крови, направленная на выделение из нее отдельных составляющих, например, плазмы (жидкой части крови), эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других, процедура забора крови, очистка и возвращение её или какой-то части обратно в кровоток.

Переливание крови

Суть процедуры в обменном переливании - медленно вводят большой объём донорской крови (до 4-5 литров), и выводят через бедренную артерию аналогичное количество поражённой крови. В целом по эффективности переливание существенно уступает гемодиализу и гемосорбции.

Данный способ выбирают в случае интоксикации гемолитическими ядами, при нарушениях свёртываемости крови, при отравлении фосфрорганическими веществами с повреждением ферментной системы.

Переливание крови не проводится при сердечно-сосудистой недостаточности.

Вопрос 22. Основные понятия токсикометрии. Виды доз, физиологические, токсические, летальные. Предельно допустимые уровни и концентрации

Токсичность - свойство химических веществ, которое можно измерить.

Измерение токсичности означает определение количества вещества, действуя в котором оно вызывает различные формы токсического процесса.

Раздел токсикологии, в рамках которого оценивается токсичность, называется «токсикометрия». Выделяют теоретическую и практическую токсикометрию. Теоретическая токсикометрия - область токсикологии разрабатывающая и совершенствующая методы количественной оценки токсичности химических веществ. Практическая токсикометрия - это повседневная деятельность токсикологов по определению количественных характеристик токсичности различных веществ.

Количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой (D). Токсическая доза выражается в мг/кг.

Количество вещества, находящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды (воды, воздуха, почвы), при контакте с которым развивается токсический эффект, называется токсической концентрацией (С).

Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля часто используют величину, обозначаемую как токсодоза (W).

Токсодоза рассчитывается по формуле:

W=Ct,

где W - токсодоза;

С - концентрация вещества в окружающем воздухе;

t - время действия вещества.

Летальная доза ЛД₅₀ - это среднесмертельная доза ядовитого вещества 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.

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

ЛД₁₀₀ - абсолютно смертельная доза в мг/кг, вызывающая гибель всех животных при однократном оральном, внутрибрюшинном или подкожном введении при наблюдении в течение двух недель.

CL₅₀ и CL₁₀₀ - это концентрация токсических веществ в воздухе, выраженная в мг/м³, вызывающая гибель соответственно 50% и 100% подопытных животных при температуре +20⁰С и экспозиции 2 часа при ингаляционном воздействии.

ПДК - это предельно допустимая концентрация вещества в воздухе, воде, почве выраженная в мг/м³, мг/л, мг/кг не вызывающая токсических явлений у подопытных животных, т.е. не влияют отравляюще на здоровых животных и человека. Определяется экспериментально.

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

Время ожидания (срок ожидания) - это время, в течение которого пестицид распадается во внешней среде или в организме 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.

Вопрос 23. Фенол. Крезол. Свойства и применение. Токсичность. Распространенность отравлений. Токсикокинетика. Всасывание. Распределение. Биотрансформация. Экскреция. Объекты исследования. Пробоподготовка. Методы качественного и количественного химико-токсикологического анализа

Одноатомные фенолы (фенол, хлорфенолы, бутилфенолы, крезолы и др.) - высокотоксичны, являются ядами, воздействующими на нервную систему, оказывают выраженное раздражающее и некротизирующее действие.

В организме производные фенола нарушают окислительно-восстано-вительные процессы, угнетают процессы окислительного фосфорилирования, нарушают синтез АТФ и АДФ, в результате чего нарушается энергетическая функция, терморегуляция, происходит обеднение гликогеном печени и других органов. В крови увеличивается количество метгемоглобина, развивается гемолиз форменных элементов. Выделение производных фенола происходит через почки и желудочно-кишечный тракт.

Клинические признаки. Течение может быть острое и хроническое. При остром течении токсикоза отмечается снижение аппетита, жажда, иногда рвота. Наблюдают потоотделение, саливацию, понос, колики.

Весьма характерный симптом - выраженная гипертермия. В тяжелых случаях возможен тепловой удар. Отмечается выраженная желтушность слизистых оболочек, частое дыхание, тахикардия и аритмия, мышечная слабость, профузный понос, нарушение координации движений, судороги. В крови увеличивается содержание метгемоглобина.

Для обнаружения в моче свободного фенола её подкисляют уксусной кислотой и подвергают перегонке с водяным паром. Дистиллят нейтрализуют бикарбонатом натрия и извлекают эфиром. При изолировании дистилляцией с водяным паром фенол выделяется в чистом виде, поэтому дополнительных методов очистки не требуется.

Фенол. Химические реакции.

Для проведении анализа дистиллят делят на две части. Для одной части дистиллята проводят качественное обнаружение:

1. Реакция с бромной водой (образование трибромфенола).

Образуется желтовато-белый осадок трибромфенола.

Реакция имеет отрицательное судебно-химическое значение, ее дают анилин и другие ароматические амины.

2. Реакция образования индофенола

Появляется грязно-фиолетовая окраска, после прибавления раствора аммиака, переходящая в синюю (щелочная соль индофенола).

Реакция имеет отрицательное судебно-химическое значение, ее дают соединения, содержащие фенольную группу.

Часть второго дистиллята подщелачивают раствором гидрокарбоната натрия до щелочной реакции, вносят в делительную воронку и извлекают 2 мл эфира. Эфирную вытяжку упаривают при комнатной температуре досуха. Сухой остаток растворяют в 2-3 мл воды и с раствором проделывают реакции:

Реакция с хлоридом железа

Появляется сине-фиолетовая окраска, исчезающая от добавления воды, спирта

В печени фенол подвергается биотрансформации: 10 % фенола окисляется до двухатомных фенолов (орто- и пара -соединений). При отравлении фенолом у больного темно-зелёное окрашивание мочи объясняется присутствием в ней гидрохинона и хингидрона.

Фенол относится к группе печёночных ядов. Его гепатотоксическое действие проявляется в развитии токсической дистрофии печени. Выражается в увеличении размеров печени и появления боли в печени. Также появляется желтуха, бледность, головокружение, признаки геморрагического диатеза.

Фенол оказывает церебротоксическое действие, которое проявляется печёночной энцефалопатией. Тяжелые формы отравления фенолом сопровождаются потерей сознания и печёночной комой. Если фенол попадает в организм через рот наблюдаются боли в желудке, понос, иногда с кровью, рвота беловатыми, хлопьевидными массами, появляется запах фенола изо рта, моча приобретает оливковое окрашивание.

На вскрытии: слизистые оболочки рта, пищевода и желудка покрыты молочного цвета пятнами, жесткими на ощупь. Отмечаются белковое и жировое перерождение паренхиматозных органов, мелкие кровоизлияния во внутренних органах и тканях мозга.

Вопрос 24. Биотрансформация чужеродных соединений. Органы биотрансформации, этапы, физиологическая роль. Этапы биотрансформации. Образование токсикологически активных метаболитов. Инактивация. Метаболизм и токсичность. Основные пути биотрансформации чужеродных соединений

БИОТРАНСФОРМАЦИЯ преображение), биохимическое превращение проникающих в организмядов, в результате чего образуются либо менее токсические вещества (обезвреживание, или детоксикация), либо соединения, более токсичные, чем исходное вещество.

Биотрасформация может происходить во многих органах и тканях (стенка кишечника, плазма крови, почки, лёгкие), но в большинстве случаев в печени (в микросомах - микросомальная биотрансформация, в митохондриях и цитоплазме - немикросомальная биотрансформация).

Фазы биотрансформации:

1. метаболическая трансформация - превращение веществ в метаболиты в результате окисления, восстановления, гидролиза; Основными и наиболее часто встречающимися процессами являются реакции окисления. Их протекание зависит от образования в организме «активного кис-лорода» с участием определенных энзимов. Окисление ксенобиотиков, содержащим первичную аминогруппу, приводит к образованию метаболитов с альдегидной либо кетонной группами. Реакции гидролиза. Относительно большая группа ксенобиотиков содержит эфирные, амидные, гидразидные группировки, которые в процессе биотрансформации подвергаются гидролизу. Энзимами в этих процессах могут быть специфические и неспеци-фические гидролазы (эстеразы, амидазы), содержащиеся в микросомах печени и других тканях.

2. коньюгация - процесс, сопровождающийся присоединением к ЛС или его метаболитам ряда химических групп или молекул эндогенных соединений. Во второй фазе биотранеформации происходят реакции конъюгации.

Конъюгация с глюкуроновой кислотой. Реакции конъюгации с этой кислотой чаще всего подвергаются спирты, фенолы, алифатические и ароматические кислоты, ароматические амины, тиолы, карбаматы, а также некоторые гетероциклические соединения Активной формой глюкуроновой кислоты является уридиндифосфо-а-О-глюкуроновая кислота. В результате образуются гидрофильные вещества, легко удаляемые через мочевыде-лительную систему.

Конъюгация с уксусной кислотой. Ксенобиотики или метаболиты, содержащие свободную аминогруппу, могут подвергаться в организме реакции ацетилирования. Реакция протекает при участии коэнзима А и ацетилтрансферазы.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ БИОТРАНСФОРМАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ:

Скорость метаболизма лекарственных веществ зависит от состояния организма. У утомлённых и ослабленных людей обезвреживание происходит медленнее. Метаболизм некоторых ЛС снижается при недостатке кислорода.

При заболеваниях печени инактивация ЛС замедляется, поэтому в организме при понижении скорости метаболизма уровень ЛС в крови повышается, а длительность нахождения их увеличивается. В таких случаях значительно снижают дозу.

Чувствительность к ЛС меняется в зависимости от возраста. Например, у новорождённых активность метаболизма в первый месяц жизни существенно отличается от взрослых. Это связано с недостаточностью многих ферментов, участвующих в биотрансформации ЛС, функции почек, повышенной проницаемости гематоэнцефалического барьера, недоразвитием ЦНС. В пожилом возрасте метаболизм ЛС протекает менее эффективно, чем у молодых. Снижается функциональная активность печени, нарушается скорость экскреции препаратов почками. В ряде случаев повышенная чувствительность к ЛС может быть обусловлена наследственной недостаточностью некоторых ферментов (энзимопатии), участвующих в их метаболизме. Например, при генетической недостаточности холинэстеразы плазмы крови длительность действия миелорелаксанта дитилина резко возрастает и может достигать 6-8 часов, вместо 5-7 минут. Выделяют лиц с медленной и быстрой инактивацией. Считают, что у лиц с медленной инактивацией нарушена структура белков, регулирующих синтез фермента ацетилтрансферазы, обеспечивающего конъюгацию с ацетильным остатком.

Биохимические превращения лекарственных веществ в организме человека, обеспечивающие их инактивацию и детоксикацию, являются частичным проявлением биотрансформации ксенобиотиков. В результате биотрансформации лекарственных веществ может произойти:

- инактивация лекарственных веществ (снижение фармакологической активности)

- повышение активности лекарственных веществ

- образование токсических метаболитов

Вопрос 25. Биотрансформация чужеродных соединений. Метаболические превращения, катализируемые микросомальными ферментами печени. Реакции восстановления микросомальными ферментами. Процессы метаболических превращений

БИОТРАНСФОРМАЦИЯ преображение), биохимическое превращение проникающих в организмядов, в результате чего образуются либо менее токсические вещества (обезвреживание, или детоксикация), либо соединения, более токсичные, чем исходное вещество.

Биотрасформация может происходить во многих органах и тканях (стенка кишечника, плазма крови, почки, лёгкие), но в большинстве случаев в печени (в микросомах - микросомальная биотрансформация, в митохондриях и цитоплазме - немикросомальная биотрансформация).

Детоксикация ядовитых метаболитов и чужеродных соединений (ксенобиотиков) протекает в гепатоцитах в две стадии. Реакции первой стадии катализируются монооксигеназной системой, компоненты которой встроены в мембраны эндоплазматического ретикулума. Реакции окисления, восстановления или гидролиза являются первой стадией в системе выведения из организма гидрофобных молекул. Они превращают вещества в полярные водорастворимые метаболиты. Основной фермент гемопротеид цитохромы Р-450.

Фазы биотрансформации:

метаболическая трансформация - превращение веществ в метаболиты в результате окисления, восстановления, гидролиза; Реакции окисления. Основными и наиболее часто встречающимися процессами являются реакции окисления. Их протекание зависит от образования в организме «активного кислорода» с участием определенных энзимов. В состав неспецифических энзимов, содержащихся в микросомах печени, входит цитохром Р-450 с негемосвязанным железом и восстановленным никотинамидадениндинуклеотидфосфатом (НАДФ). Энзимы являются посредниками в использовании молекулярного кислорода для образования «активного кислорода». Окисление ксенобиотиков, содержащим первичную аминогруппу, приводит к образованию метаболитов с альдегидной либо кетонной группами. Реакции гидролиза. Относительно большая группа ксенобиотиков содержит эфирные, амидные, гидразидные группировки, которые в процессе биотрансформации подвергаются гидролизу. Энзимами в этих процессах могут быть специфические и неспецифические гидролазы (эстеразы, амидазы), содержащиеся в микросомах печени

2. коньюгация - процесс, сопровождающийся присоединением к ЛС или его метаболитам ряда химических групп или молекул эндогенных соединений. Во второй фазе биотранеформации происходят реакции конъюгации. Эти процессы обусловлены либо предварительным образованием активной формы метаболита в первой фазе, либо образованием активной формы веществ эндогенного характера. Для образо-вания активных форм затрачивается энергия за счет разложения АТФ.

Восстановлению подвергаются ароматические нитро- и азо-соединения и алифатические галогенсодержащие соединения.

В результате биотрансформации лекарственных веществ может произойти:

- инактивация лекарственных веществ (снижение фармакологической активности)

- повышение активности лекарственных веществ

- образование токсических метаболитов

Вопрос 26. Биотрансформация чужеродных соединений. Основные реакции конъюгирования. Образование конъюгатов с глюкуроновой кислотой. Сложные эфиры с серной и фосфорной кислотой. Пептидная конъюгация

БИОТРАНСФОРМАЦИЯ преображение), биохимическое превращение проникающих в организмядов, в результате чего образуются либо менее токсические вещества (обезвреживание, или детоксикация), либо соединения, более токсичные, чем исходное вещество.

Биотрасформация может происходить во многих органах и тканях (стенка кишечника, плазма крови, почки, лёгкие), но в большинстве случаев в печени (в микросомах - микросомальная биотрансформация, в митохондриях и цитоплазме - немикросомальная биотрансформация).

Детоксикация ядовитых метаболитов и чужеродных соединений (ксенобиотиков) протекает в гепатоцитах в две стадии. Реакции первой стадии катализируются монооксигеназной системой, компоненты которой встроены в мембраны эндоплазматического ретикулума. Реакции окисления, восстановления или гидролиза являются первой стадией в системе выведения из организма гидрофобных молекул. Они превращают вещества в полярные водорастворимые метаболиты. Основной фермент гемопротеид цитохромы Р-450.

Фазы биотрансформации:

метаболическая трансформация - превращение веществ в метаболиты в результате окисления, восстановления, гидролиза; Реакции окисления. Основными и наиболее часто встречающимися процессами являются реакции окисления. Их протекание зависит от образования в организме «активного кислорода» с участием определенных энзимов. В состав неспецифических энзимов, содержащихся в микросомах печени, описываемых как системы монооксидаз, входит цитохром Р-450 с негемосвязанным железом и восстановленным никотинамидадениндинуклеотидфосфатом (НАДФ). Энзимы являются посредниками в использовании молекулярного кислорода для образования «активного кислорода». Окисление ксенобиотиков, содержащим первичную аминогруппу, приводит к образованию метаболитов с альдегидной либо кетонной группами. Реакции гидролиза. Относительно большая группа ксенобиотиков содержит эфирные, амидные, гидразидные группировки, которые в процессе биотрансформации подвергаются гидролизу. Энзимами в этих процессах могут быть специфические и неспецифические гидролазы (эстеразы, амидазы), содержащиеся в микросомах печени и других тканях.

2. коньюгация - процесс, сопровождающийся присоединением к ЛС или его метаболитам ряда химических групп или молекул эндогенных соединений. Во второй фазе биотранеформации происходят реакции конъюгации. Эти процессы обусловлены либо предварительным образованием активной формы метаболита в первой фазе, либо образованием активной формы веществ эндогенного характера. Для образования активных форм затрачивается энергия за счет разложения АТФ.

Конъюгация с глюкуроновой к-той. Р-ции к-гации с этой к-той чаще всего подвергаются спирты, фенолы, алифатические и аромат. к-ты, аромат. амины, тиолы, карбаматы, а также некот. гетероцикл. соед-я. Активной формой глюкуроновой к-ты явл-ся уридиндифосфо-б-D-глюкуроновая к-та. Процесс катал-ся глюкуронилтрансферазой. В рез-те образ-ся гидрофильные в-ва, легко удаляемые ч/з мочевыделительную систему.

К-ция с серной к-той. Процессы к-гации с серн. к-той проходят реже, чем с глюкурон.. Вр-цию к-ции вступает так наз. «активный сульфат», образующийся из АТФ и сульфат-ионов при участии АТФ - сульфотрансферазы. К-гации подверг-ся фенолы, амины, спирты.

К-гация с уксус.к-той. Ксенобиотики или метаболиты, сод-щие свобод. аминогруппу, могут подвергаться в орг-зме р-ции ацетилирования. Р-ция протекает при участии коэнзима А и ацетилтрансферазы. Продукты ацетилирования малорастворимы в воде и могут вызывать нежелат. по-следствия (н-р, явления кристаллурии при лечении некоторыми сульфаниламидами). В результате биотрансформации лекарственных веществ может произойти:

- инактивация лекарственных веществ (снижение фармакологической активности)

- повышение активности лекарственных веществ

- образование токсических метаболитов

Вопрос 27. Представление о вторичном метаболизме у микроорганизмов, растений, животных. Образование вторичных соединений в процессе гниения органов и тканей. Метаболизм токсических веществ под действием бактерий. Основные реакции вторичного метаболизма

Под метаболизмом, или обменом веществ, понимают совокупность химических реакций в организме, обеспечивающих его веществами для построения тела и энергией для поддержания жизнедеятельности. Часть реакций оказывается сходной для всех живых организмов (образование и расщепление нуклеиновых кислот, белков и пептидов, а также большинства углеводов, некоторых карбоновых кислот и т.д.) и получила название первичного обмена (или первичного метаболизма).

Реакции, приводящие к образованию соединений, свойственных лишь определенным, иногда очень немногим, группам организмов объединяются термином вторичный метаболизм, или обмен, а их продукты называются продуктами вторичного метаболизма, или вторичными соединениями (иногда вторич-ными метаболитами).

Вторичные соединения образуются преимущественно у вегетативно малоподвижных групп живых организмов -- растений и грибов, а также у многих прокариот.

Вещества вторичного синтеза образуются в растениях в результате диссимиляции. Диссимиляция - процесс распада веществ первичного синтеза до более простых веществ, сопровождающийся выделением энергии. Из этих простых веществ с затратой выделившейся энергии образуются вещества вто-ричного синтеза. Например, глюкоза (вещество первичного синтеза) распадается до уксусной кислоты, из которой синтезируется мевалоновая кислота и через ряд промежуточных продуктов - все терпены.

К веществам вторичного синтеза относятся терпены, гликозиды, фенольные соединения, алкалоиды. Все они участвуют в обмене веществ и выполняют определенные важные для растений функции.

Вещества вторичного синтеза применяются в медицинской практике значительно чаще и шире, чем вещества первичного синтеза.

Каждая группа веществ растений не является изолированной и неразрыв-но связана с другими группами биохимическими процессами.

Например:

- большая часть фенольных соединений является гликозидами;

- горечи из класса терпенов являются гликозидами;

- растительные стероиды по происхождению являются терпенами, в то же время сердечные гликозиды, стероидные сапонины и стероидные алкалоиды являются гликозидами;

- каротиноиды, производные тетратерпенов, являются витаминами;

- моносахариды и олигосахариды входят в состав гликозидов.

Вещества первичного синтеза содержат все растения, вещества вторичного синтеза накапливают растения отдельных видов, родов, семейств.

У животных продукты вторичного обмена образуются редко, но часто поступают извне вместе с растительной пищей.

Гниемние -- процесс разложения азотсодержащих органических соединений (белков, аминокислот) в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих микроорганизмов с образованием токсичных для человека конечных продуктов -- аммиака, сероводорода, а также первичных и вторичных аминов при неполной минерализации продуктов разложения аэробное гниение. Протекает в присутствии кислорода воздуха. Конечными продуктами аэробного гниения являются, кроме аммиака, диоксид углерода, сероводород и меркаптаны (обладающие запахом тухлых яиц). Сероводород и меркаптаны образуются при разложении серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина).

Анаэробное гниение. Протекает в анаэробных условиях. Конечными продуктами анаэробного гниения являются продукты декарбоксилирования аминокислот.

Первой стадией разложения белков является их гидролиз, как микробными протеазами, так и протеазами клеток погибшего организма, высвобождаемыми из лизосом в результате смерти клеток (аутолиз) Протеолиз происходит в несколько стадий -- в начале белки расщепляются до всё ещё крупных полипептидов, затем образовавшиеся полипептиды расщепляются до олигопептидов, которые в свою очередь расщепляются до дипептидов и свободных аминокислот Образовавшиеся свободные аминокислоты затем подвергаются ряду превращений, приводящих к выделению характерных для гниения продуктов. Первыми стадиями является дезаминирование аминокислот, в результате которого аминогруппа аминокислоты отщепляется и высвобождается свободный ион аммония и декарбоксилирование. В результате декарбоксилирования высвобождаются также первичные амины. Образовавшиеся в результате дезаминирования и декарбоксилирования продукты могут как окисляться микроорганизмами с целью получения энергии в виде АТФ, так и участвовать в реакциях промежуточного обмена.

Возбудителями аэробного гниения являются спорообразующие бактерии рода Bacillus: Bacillus mycoides (грушевидная бацилла); Bacillus megaterium (капустная бацилла); Bacillus mesentericus (картофельная палочка); Bacillus subtilis (сенная палочка), а также неспорообразующие палочки: Proteus vulgaris (палочка протея); Escherichia coli (кишечная палочка) и другие микроорганизмы.

Возбудителями анаэробного гниения являются анаэробные споровые папочки рода Clostridium Bacillus subtilis сенная палочка. Для питания сенная палочка вырабатывает протеазы - ферменты катализации, которые пребывают на внешней оболочке ее клетки. С помощью ферментов бактерия разрушает структуру молекулы белка (пептидную связку аминокислот), тем самым высвобождается аминогруппа.

Характерной особенностью так называемых протеолитических клостридиев (то есть разрушающих белки -- например Clostridium hystoliticum) является способность сбраживать аминокислоты (таким образом используя их для получения энергии и как источник углерода) и продуцировать протеолитические ферменты. Представители рода Clostridium способны сбраживать глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин, лизин, аргинин, фенилаланин, серин, треонин, аланин и цистеин.

Вопрос 28. Факторы, влияющие на метаболизм чужеродных соединений. Генетические факторы и внутривидовые различия. Индукция метаболизирующих ферментов, угнетение метаболизма. Возрастные особенности, длительное применение лекарств, патологические состояния и прочие

Чужеродные соединения и их метаболиты выделяются, главным образом, с мочой и желчью. Однако они могут выводиться и с выдыхаемым воздухом, слюной, слезами, молоком, потом, секрецией в желудок и другие разделы желудочно-кишечного тракта.

Генетические факторы и внутривидовые различия (возможны генетические дефекты ферментов, их изучением занимается фармакогенетика).

2. Физиологические:

а) возраст и развитие ферментных систем;

б) половые различия;

в) гормональный фон;

г) беременность;

д) питание;

е) патологические состояния, заболевания;

ж) длительное применение лекарств.

3. Факторы окружающей среды:

а) стресс;

б) ионизирующая радиация;

в) стимулирование метаболизма чужеродными соединениями,

г) ингибирование метаболизма чужеродными соединениями.

При снижении поступления в организм инородных веществ синтез ферментов уменьшается. Например, после регулярного употребления алкоголя индуцируются печеночные ферменты, вследствие чего алкоголь быстро метаболизируется и его эффекты проявляются в меньшей степени, т.е. вырабатывается толерантность к алкоголю. Вещества, индуцирующие ферменты, обладают следующими важными свойствами: они имеют тенденцию растворяться в жирах, служат субстратами ферментов (которые они индуцируют), иногда лишь в незначительной степени, например ДДТ, и, как правило, имеют длительный период полувыведения из плазмы (t1/2).

Время наступления и окончания индукции ферментов зависит от скорости цикла фермента.

Противоэпилептические препараты повышают метаболизм витамина D, как поступающего с продуктами питания, так и эндогенного, вследствие чего образуется неактивный метаболит и развивается недостаточность витамина D, которая может привести к остеомаляции. Сопутствующая гипокальциемия увеличивает тенденцию к приступам, а судороги в свою очередь ведут к возможным переломам деминерализованных костей.

* Токсичность препарата может быть более выраженной: например, при индукции ферментов рифампицином может развиваться интоксикация печени после передозировки парацетамола.

У пациентов пожилого возраста отмечают изменения всех основных стадий фармакокинетики лекарственных веществ: всасывания, распределения, метаболизма и выведения. Наиболее частыми причинами нарушения абсорбции лекарственных средств у людей пожилого возраста являются замедление эвакуаторной способности желудка и ослабление моторики кишечника. Изменения пропорции мышечной массы, жировой ткани и объема внеклеточной жидкости, а также возрастные особенности связывания лекарственных средств белками крови существенно влияют на распределение лекарственных средств у лиц пожилого возраста. Возрастные изменения печени (атрофия паренхимы, снижение активности микросомальных ферментов), почек (атрофия почек, уменьшение количества активных клубочков, структурные изменения клубочков и базальной мембраны канальцев), почечного и печеночного кровотока определяют снижение скорости выведения лекарственных веществ.

...