Главная страница
Финансы
Экономика
Математика
Начальные классы
Биология
Информатика
Медицина
Сельское хозяйство
Ветеринария
Дошкольное образование
Вычислительная техника
Воспитательная работа
История
Этика
Религия
Философия
Логика
Физика
Социология
Политология
Русский язык и литература
Языкознание
Языки
Юриспруденция
Право
Другое
Строительство
Доп
образование
Промышленность
Энергетика
Физкультура
Связь
Электротехника
Автоматика
Технология
Классному руководителю
Иностранные языки
Химия
Геология
Логопедия
География
Культура
Искусство
Экология
ИЗО, МХК
Школьному психологу
Директору, завучу
Обществознание
Казахский язык и лит
ОБЖ
Социальному педагогу
Языки народов РФ
Музыка
Механика
Астрономия
Украинский язык
Психология

лекция 1. Лекция 12 Ксенос


Скачать 88.47 Kb.
НазваниеЛекция 12 Ксенос
Анкорлекция 1.docx
Дата13.12.2017
Размер88.47 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлалекция 1.docx
ТипЛекция
#7090

Лекция 1-2



Ксенос - чужой, биос - жизнь. Ксенобиотик - это чужеродное организму химическое вещество. Оно физиологически активно, так как может взаимодействовать с биомишенями - с белками, липидами и т.д., входящими в состав клеток. С биомишенями клеток обычно вступают в контакт естественные биорегуляторы: нейромедиаторы (химические посредники, передающие информацию от клетки к клетке) и биомодуляторы (посредники иного свойства, которые подстраивают работу клеток, выводят их на оптимальный режим жизнедеятельности). А когда с биомишенями взаимодействуют не естественные, а чужеродные вещества, то изменяются функции самих клеток, органов, систем и даже организма в целом.

Химическое строение и биологическое действие ксенобиотиков разнообразны. Практически все ксенобиотики в организме животных, растений и человека претерпевают превращения.

Ксенобиология изучает пути поступления, распространения, выведения и превращения чужеродных соединений в живом организме и механизмы вызываемых ими биологических реакций.

Ксенобиология как наука сформировалась в ХХв., хотя самое раннее упоминание о метаболизме чужеродных соединений относится к тридцатым годам XIX в. Ксенобиологию делят на: ксенобиофизику, ксенобиохимию, ксенофизиологию и др. Кроме того, действие различных веществ на организм или отдельные структуры изучается фармакологией и токсикологией.

Ксенобиофизика изучает физико-химические процессы взаимодействия экзогенных ксенобиотиков с клеточными структурами, в первую очередь с первичной мишенью их атаки - плазматической мембраной, а также механизмов их поступления в клетку Ксенобиохимия изучает метаболизм ксенобиотиков. Ксенофизиология изучает процессы жизнедеятельности и функции живых организмов на всем протяжении их развития в условиях действия ксенобиотиков.
1.1 Основные показатели токсичности

Основные параметры, используемые в токсикологических исследованиях, подразделяются на общие и клинические.

Клинические параметры используются преимущественно в медицинской практике и интересуют, прежде всего, медиков. Поэтому мы ограничиваемся лишь их перечислением:

- условная смертельная доза (минимальная доза токсиканта, вызывающая смерть человека при однократном воздействии (мг/кг));

- пороговая концентрация ядов в крови (концентрация яда в крови, при которой обнаруживаются первые симптомы отравления (мг/мл));

- критическая концентрация (концентрация яда в крови, соответствующая развернутой клинической картине отравлений (мг/мл));

- смертельная концентрация (концентрация яда в крови, при которой обычно наблюдается смертельный исход (мг/мл)).

В основе общих параметров токсикометрии лежит установление предельно-допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в различных средах.

Предельно-допустимая концентрация химического соединения во внешней среде – такая концентрация, при взаимодействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни не возникает соматических или психических заболеваний.

Порог вредного действия (однократного и хронического) – это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая патология.

Порог однократного действия обозначается символом Limac, встречается и другое обозначение – Uniac; порог хронического действия - символом Limch.

Среднесмертельная (смертельная доза) - вызывает гибель 50% (100%) подопытных животных при определенном способе введения внутрь (перорально, на кожу и т.д. кроме ингаляционного) в течении двух недель последующего наблюдения. Обозначается DL50 (DL100 ), размерность – мг/кг., в частях на миллион (в англоязычной литературе: ppm – parts permillion).

При этом под дозой имеется в виду количество вещества, воздействующее на организм. Доза за единицу времени называется уровнем дозы.

Дозы выражаются в единицах массы или объема вредного вещества на единицу массы животных (мг/кг, мм/кг).

Экспозиция(«expositio» лат. – выставление напоказ). Воздействие на объект какого-либо фактора в течении какого-либо времени. Иногда употреблением этого термина заменяют термин «уровень дозы».

CL50 - концентрация , вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при ингаляционном воздействии. Обозначается CL50 (CL100 ), размерность – мг/м3., мг/л., в частях на миллион (в англоязычной литературе: ppm – parts permillion)

Под токсичностью, как мерой несовместимости химического вещества с жизнью биологического объекта, понимают величину обратную абсолютному значению средней смертельной дозы( 1 / DL50 ) или концентрации ( 1 / CL50).

Величины средних смертельных доз или концентраций выбраны потому, что эти величины, соответствующие гибели 50% подопытных объектов, наиболее статистически достоверны.

Обмениваясь веществом и энергией с окружающей средой, организм (и любой биологический объект) представляет собой открытую систему, в которую поступают вещества и из которой вещества выводятся. Поэтому уместно говорить о величине допустимого поступления (скорости поступления) какого-либо вещества, имея в виду, что эта величина не выводит систему за пределы гомеостаза. Величину допустимого поступления определяют за сутки и за неделю.

Допустимое суточное поступление (acceptable daily intake – АDI ) – приемлемая скорость поступления вещества в организм за сутки, часто в условиях продолжающегося воздействия.

Допустимое поступление за неделю (acceptable weekly intake – АWI ) – скорость поступления вещества в организм, оцененная за период, равный одной неделе, часто в условиях продолжающегося воздействия.

Допустимые остаточные количества – ДОК или ПДКпр (в англоязычной литературе – maximum permissible levels – MPL, т.е. максимально допустимый уровень – МДУ) – это такие количества веществ в продуктах питания, которые в течение неограниченно продолжительного времени не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья контингентов населения, потребляющих эти продукты, или отрицательно влиять на последующие поколения.

Показатель – КВИО (коэффициент возможности ингаляционного отравления) представляет собой отношение концентрации насыщенных паров вещества в воздухе при 20° С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (при 2-х часовой экспозиции и 2-х недельном сроке наблюдения). Чем ниже смертельная концентрация, тем большее значение имеет КВИО. Этот коэффициент должен приниматься во внимание при установлении величины ПДК.

1.2 Система измерения токсикологических воздействий на экосистемы

В настоящее время в наибольшей степени применяется комплекс показателей ПДК. Действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.

Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива — разовый и среднесуточный ПДК (мг/м3).

Максимально разовая предельно допустимая концентрация

(ПДК м. р.) — это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 20 или 30 мин рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др). Характеризует зависимости возникновения рефлекторных реакций организмов от доз веществ.

Среднесуточноя предельно допустимая концентрация (ПДК с. с.) — это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии.

Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека.

Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов.

Интегральными показателями для воды являются БПК и ХПК.

БПК – биологическая потребность в кислородеколичество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации) в 1 литре воды за определенное время инкубации пробы (2,5,20,120 суток). Единица измерения БПК - мг О2/л.

ХПК – химическая потребность в кислороде, Определение количества кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. Единица измерения ХПК - (мг О2/л). ХПК является показателем, характеризующим степень и динамику самоочищения природных вод. Если ХПК превышает БПК, то это свидетельствует о высоком содержании биохимически неокисляющихся органических веществ.
Классы опасности химических соединений. В зависимости от токсичности все химические соединения могут быть подразделены на 4 класса опасности. На основе установленного класса опасности составляют определенный перечень необходимых профилактических мероприятий (например, меры безопасности при работе с различными веществами), а также позволяют предварительно оценивать сравнительную опасность воздействия тех или иных веществ на организм человека. В основе подразделений веществ на классы лежат установленные нормативы ПДК (таблица 1.1).
Таблица 1.1. Зависимость класса опасности вещества от характеристик токсичности

Показатели токсичности

Классы опасности

I

чрезвычайно

опасные

II

высоко

опасные

III

умеренно

опасные

IV

мало

опасные

ПДКрз, мг/м3

менее 0,1

0,1-1,0

1-10

более 10

ЛД50 при введении в желудок, мг/кг массы тела

менее 1,5

15-150


150-5000


более 5000

К первому классу опасности (чрезвычайно опасные) относят тяжелые металлы, органические вещества циклического строения (диоксины, бензапирен, гексахлоран); ко второму (высокотоксичные загрязнители)– кобальт, бор, никель, молибден, медь, сурьма, хром, сероводород, бензол, оксиды азота, кислородные соединения хлора, соединения меди и никеля; к третьему (умеренно опасные) – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, уксусную кислоту, этанол, фенол, диоксид свинца, уксусный и муравьиный альдегиды; к четвертому (малоопасные) - диоксид и монооксид углерода, хлориды цинка, алюминия, марганца.

К комплексным показателям, определяющим, скорее, не уровень антропогенного воздействия на экосистему, а состояние экосистемы при данном уровне воздействия (ответную реакцию) относятся допустимые нормы антропогенной нагрузки на окружающую средуэто максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем.

Для оценки общей устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используют следующие показатели:

- запасы живого и мертвого органического вещества;

- эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова;

- видовое и структурное разнообразие сообщества изучаемого биотопа.

Таким образом, при определении данного показателя необходимо использовать данные мониторинга биологических объектов.

Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется термином «емкость природной среды», или экологическая емкостъ территории .

Таким образом, регулирование качества природной среды должно начинаться с определения нагрузок, допустимых с экологической точки зрения, а региональное природопользование должно соответствовать экологической «выносливости» территории.
Понятие о токсическом действии ксенобиотиков. Приемы классификации

Негативное действие ксенобиотика на организм человека, животного или растения может осуществляться не только путем непосредственного влияния, но и в результате поступления его по пищевым цепям вследствие биоконцентрации. Многие из ксенобиотиков и поллютантов являются сильнодействующими ядовитыми веществами.

Несмотря на многовековую историю общей и клинической токсикологии, до настоящего времени отсутствует единое, общепринятое определение понятия яда, но, обобщив существующие, можно сказать, что яды - это химические вещества экзогенного происхождения (синтетические и природные), которые после проникновения в организм вызывают структурные и функциональные изменения, сопровождающиеся развитием характерных патологических состояний.

Яды и токсины - это, как правило, вещества высочайшей биологической активности и исключительной селективности, вызывающие отравления, поэтому тест на токсичность является обязательным для пищевых продуктов, кормов, всех лекарственных препаратов, косметических и парфюмерных средств, пестицидов и т. д. В организме любой ксенобиотик обладает той или иной мерой токсичности. Еще Парацельс на рубеже XV-XVI вв. подчеркивал: «Все есть яд, ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным».

Многие яды в минимальных дозах широко применяются в медицине. Наиболее известным примером являются алкалоиды (стрихнин, тубокурарин, морфин и др.), антибиотики, стероидные глюкозиды, змеиный, пчелиный яды и т. п. Летальные дозы некоторых токсинов и ядов для мышей приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Активность некоторых токсинов

Токсин

Источник

Летальная доза, мкг/кг

Ботулинический, тип В(белок)

Микроорганизм

НО-5

Дифтерийный (белок)



0,3

Тайпоксин(белок)

Змея

2

Абрин (гликопротеин)

Растение

20

Рицин (белок)



10

Майтотоксин (строение неизвестно)

Микроводоросль

0,2

Палитоксин

Мягкий коралл

0,45

Батрахотоксин

Лягушка

2

Сакситоксин

Микроводоросль

8

Тубокурарин (алкалоид)

Растение

200

Диизопропилфторфосфат

Синтетическое вещество

3103

Цианид натрия



104


Наиболее токсичным веществом является ботулинический токсин -белок из Clostridium botulinum; среди небелковых наиболее активны майтотоксин и палитоксин, а известный яд цианид натрия слабее этих токсинов в 105109 раз.

В зависимости от источника происхождения и практического применения токсические вещества (яды) подразделяют на следующие группы:

1. Промышленные яды, к которым относятся органические растворители (дихлорэтан, тетрахлорметан, ацетон и др.); вещества, применяемые в качестве топлива (метан, пропан, бутан); красители (анилин и его производные; фреоны); химические реагенты, полупродукты органического синтеза и др.

  1. Химические удобрения и средства защиты растений, в том числе пестициды, направленные на уничтожение вредных насекомых сорных растений, грибов и т. д.

  2. Лекарственные средства и полупродукты фармацевтической промышленности.

  3. Бытовые химикаты, используемые в качестве инсектицидов, красителей, лаков, парфюмерно-косметических средств, пищевых добавок, антиоксидантов.




  1. Растительные и животные яды.

  2. Боевые отравляющие вещества.

В зависимости от преимущественного поражения соответствующих органов и тканей человека яды подразделяют на следующие категории:

  1. Сердечные яды, характеризующиеся кардиотоксическим действием и вызывающие нарушение ритма и проводимости миокарда (сердечные глюкозиды, три циклические антидепрессанты, растительные и животные яды и пр.).

  2. Нервные яды, которые обладают нейротоксическим действием, проявляющимся в нарушении психической активности с переходом в токсическую кому, в наступлении параличей и др. (фосфорорганиче-ские соединения, угарный газ, алкоголь, сероуглерод, некоторые лекарственные препараты).

  3. Печеночные яды - соединения, приводящие к токсической гепа-топатии (хлорированные углеводороды, спирты, фенолы, тяжелые металлы, грибные токсины).

  4. Почечные яды, действие которых вызывает нефропатологические проявления (соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, щавелевая кислота).

  5. Кровяные (гемические) яды - вещества, обладающие гематокси-ческим воздействием и вызывающие метгемоглобинемию, гемолиз, анемию (бензол, анилин и его производные, нитриты, мышьяковистый водород).

  6. Желудочно-кишечные яды, приводящие к развитию токсического гастроэнтерита (концентрированные кислоты и щелочи, соединения мышьяка и тяжелых металлов).

  7. Легочные яды, интоксикация которыми приводит к пульманоток-сическим эффектам в виде отека и (или) последующего фиброза легких (паракват, оксиды азота, фосген и др.).

В качестве основных поражаемых ксенобиотиками органов и систем выделяют следующие: органы дыхания (развитие различных форм острых поражений верхних дыхательных путей, бронхов, альвеолярного аппарата), систему крови (развитие гипопластических состояний, гипоксемического синдрома), гепатобилиарную систему (развитие острого токсического гепатита), иммунную систему (развитие токсико-аллергических повреждений), вьделительную систему (развитие токсических нефропатий), нервную систему (развитие токсической комы, токсических психозов, церебральные синдромы), кожу (химические ожоги, изъязвления, аллергические дерматиты, токсикодермии).

Устойчивость живых систем к вредным воздействиям ксенобиотиков определяется не только интенсивностью влияния химического фактора (доза или концентрация, длительность воздействия), но способностью токсикантов к разрушению в окружающей среде и возможностью превращений в живых организмах (биотрансформация).

В фармакологии все ксенобиотики (лекарственные препараты), обладающие полезной биологической активностью, делят на четыре группы:

  • соединения, способные воздействовать на патологические процессы (лекарства против различных заболеваний, различных бактериальных, вирусных инфекциях и т. д.);

  • вещества, оказывающие влияние на нормальные процессы и структуры организма в экстремальных условиях (повышение психической и физической устойчивости - радиопротекторы, адаптогены и др.);

  • соединения для воздействия на нормальные процессы и структуры с целью профилактического уменьшения вероятности появления определенных нарушений (атимутальные и др.);

- соединения, способные служить средствами для соматической и психической биоинженерии.
написать администратору сайта