Информация о токсинах. Данные о воздействии токсинов на организм
Разнообразие возможных условий реального контакта человека с токсичным веществом требует тщательного изучения как свойств этого вещества, так и условий его воздействия. Получение информации необходимо для прогноза токсичности и опасности вещества, а также для обоснования программы экспериментальных исследований по его токсиколого-гигиеническому регламентированию. Информация о веществе должна быть исчерпывающей и достоверной. Единицы измерения, в которых представляется информация, Должны соответствовать международным и российским стандартам. Следует особенно обратить внимание на то, что профилактическая токсикология, пожалуй, как ни одна другая область медицинской науки, требует использования четких формализованных показателей, касающихся свойств вещества и описания реакций организма на токсические воздействия.
Сведения о веществах, подлежащих токсикологическому исследованию в профилактических целях, определены документом "Гигиенические критерии для обоснования необходимости разработки ПДК и ОБУВ(ОДУ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест, в воде водных объектов (ГН 1.1.701-98). В зависимости от объема и характера информации решается вопрос об уровне регламентирования и программе экспериментальных исследований. Планирование эксперимента и интерпретация получаемых данных также во многом зависят от имеющейся информации о веществе.
Наряду с условиями производства и применения вещества, знание которых является обязательным, необходимы сведения о его строении, т.е. эмпирическая и структурная формулы, а также известные синонимы и торговые наименования.
Поскольку для проведения токсикологических исследований требуется предварительный анализ информации о веществе, опубликованной в отечественных и зарубежных источниках, первостепенное значение имеет идентификация вещества в соответствии с международными требованиями. Таковыми являются "Правила международного союза теоретической и прикладной химии" (International Union of Pure and Apleied Chemistry, IUPAQ, a также система идентификации CAS (Chemical Abstract Servise). Соблюдение указанных условий позволяет быть уверенным в том, что речь идет именно о том веществе, токсические свойства которого подлежат изучению. Примером может служить идентификация изомеров, имеющих общую эмпирическую формулу.
Поведение вещества в организме и в окружающей среде зависит от его физико-химических свойств. К числу основных показателей в связи с этим относится молекулярная (атомная) масса вещества, существенно влияющая на его свойства. Так, с повышением молекулярной массы возрастает температура кипения, снижается упругость пара, падает растворимость в воде, повышается растворимость в жирах и органических растворителях. И наоборот, с уменьшением молекулярной массы физико-химические свойства вещества изменяются в сторону повышения их опасности.
Точка (температура) кипения (t °C) представляет собой показатель, тесно связанный с опасностью вещества, особенно при ингаляционном и кожном поступлении в организм, поскольку от его величины зависят насыщающая концентрация вещества, упругость пара, летучесть. Известны тесные корреляции между температурой кипения вещества и его токсическими свойствами.
Способность веществ растворятся в воде и жирах имеет важное значение с точки зрения их поведения в организме. Так, вещества, хорошо растворимые в воде, легко поступают в кровь при внутрижелудочном и ингаляционном введении. Они опасны с точки зрения возможности возникновения острого отравления. Хорошо растворимые в воде газы и пары способны поражать верхние дыхательные пути, конъюнктиву и слизистые оболочки глаз. Вещества, малорастворимые в воде, не задерживаются в верхних дыхательных путях, достигают легких, вызывая их поражение. С гигиенической точки зрения водорастворимые вещества опасны при поступлении в водоемы. С другой стороны, вещества, хорошо растворимые в жирах, способны накапливаться в организме, подвергаться метаболическим превращениям, оказывать кумулятивное действие. В качестве примера можно привести ДДТ, полихлорированные бифенилы, ряд пестицидов. Жирорастворимые соединения, как правило, хорошо проникают через кожу. Наиболее информативным показателем в этом отношении является коэффициент распределения октанол/вода (log kow), по величине которого можно судить о характере распределения и накопления веществ в биосредах организма. В качестве примера различия токсического действия в зависимости от растворимости можно привести токсичность неорганических водорастворимых солей металлов и их жирорастворимых органических соединений.
С другой стороны, твердые, малорастворимые полиэлектролиты способны оказывать фиброгенное действие, определяемое поверхностными свойствами частиц, а не их растворимостью. Что касается водородного показателя (рН), то его значение свидетельствует о мере способности вещества оказывать раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки в равной мере как для кислот, так и для щелочей. Примером может служить действие гидроксидов щелочных металлов, а также различие в действии органических и неорганических кислот.
О роли реакционной способности вещества можно подробно прочитать в соответствующем разделе предлагаемой книги (хемобиокинетика). С этим показателем более всего связана специфическая активность веществ, их способность вступать во взаимодействие с активными структурами клетки, подвергаться биотрансформации, образовывать активные метаболиты. Установлена связь реакционной способности веществ с их специфической активностью, органотропностью, канцерогенной и мутагенной активностью и т.д.
Большое значение в профилактической токсикологии придается такому показателю, как стабильность вещества. Способность длительное время сохраняться в окружающей среде, не подвергаясь существенным изменениям, резко повышает опасность соединений, обладающих биологической активностью. Особенно это касается стойких органических соединений, способных включаться в пищевые и иные цепи, переноситься с водой и воздухом на большие расстояния. К подобным веществам относятся ДДТ, полихлорированные бифенилы, диоксины и др.
Связь между структурой вещества, определяющей его основные свойства, и активностью является фундаментальной характеристикой поведения химических веществ в организме. Знание и понимание указанных закономерностей позволяет строить математические модели поведения веществ в организме и прогнозировать параметры токсических эффектов.