Механизмы действия токсинов и отравляющих веществ. Яды и острые отравления
Токсины, зоотоксины и отравляющие вещества являются потенциальным источником полезных лекарств. Как было показано на примерах в этой главе, токсины, зоотоксины и отравляющие вещества являются источником многих лекарств, например атропина, тубокурарина, алкалоидов барвинка и эзерина. Бактериальные токсины (стрептокиназа) и фракции змеиного яда (малайской гадюки) используют для растворения тромбов. Помимо лекарственных средств, многие зоотоксины, токсины и отравляющие вещества используют как фармакологические инструменты.
Острая интоксикация возникает при непродолжительном воздействии, хроническая — при действии токсина в течение нескольких месяцев или лет. Воздействие зоотоксинов подразумевает прямой контакт с ядовитым животным, но самым частым путем проникновения ядов является пероральный. Яды постоянно присутствуют в воде, воздухе и пище (например, пестициды, тяжелые металлы, хлорированные углеводороды), что ведет к хроническому низкоуровневому воздействию. Частый профессиональный путь проникновения ядов — ингаляционный. Кожа является эффективным барьером для водорастворимых ядов, но не для жирорастворимых веществ.
Токсины и отравляющие вещества могут обладать прямыми и непрямыми механизмами действия. Многие токсины и яды действуют избирательно в отношении отдельных органов, зачастую вследствие особенностей их физиологических и биохимических функций. Наиболее уязвимы почки. Металлотионины — уникальная группа белков, способствующая защите органов путем связывания некоторых отравляющих веществ (например, кадмия).
Обратимость и необратимость повреждений, вызванных ядом, часто определяется регенеративными способностями ткани. Например, повреждения печени часто обратимы, поскольку печень обладает высокими регенеративными свойствами, а повреждения ЦНС обычно необратимы, т.к. нейроны в нормальном состоянии не восстанавливаются. Аксоны нейронов особенно уязвимы, поскольку они обладают ограниченными метаболическими функциями и работают за счет транспорта (на большую протяженность) веществ из тела клетки. Более того, нормальная возрастная убыль нейронов может привести к тому, что нейротоксины будут уменьшать возраст появления неврологических и поведенческих нарушений (например, паркинсонизм, вызванный лекарствами).
Яды могут действовать опосредованно. Аллергические реакции представляют иммунологически обусловленные нежелательные реакции на повторное действие и сенсибилизацию аллергенами. Также яды могут действовать непосредственно на иммунную систему, вызывая иммуносупрессию, делая человека восприимчивым к инфекции. Активация и увеличение количества фагоцитов в местах воздействия химического вещества ведет к усугублению повреждения ткани.
Ежегодно в США примерно 8 млн человек получают острое отравление. Угроза воздействия ядовитых веществ отслеживается и ограничивается законодательными нормами путем рекомендаций, издаваемых правительственными комитетами и агентствами, ответственными за защиту населения от токсической опасности. Для этого используют оценку потенциальной опасности конкретного яда при воздействии на уровне, не вызывающем наблюдаемого нежелательного эффекта у человека (no-observed-adverse-effect level, NOAEL). NOAEL опасности соединения определяют на животных с использованием интересующей дозировки и установлением максимальной переносимой дозы, вызывающей наблюдаемый нежелательный эффект. Для конкретного токсина предельно допустимым уровнем воздействия считается 1/100 NOAEL (доля выводится с учетом 1/10 индивидуальных различий и 1/10 внутривидовых различий). Использование этого метода соотносят с тем, что в США Environmental Protection Agency рассматривает риск одной смерти на 1 млн человек, подвергающихся воздействию токсичного вещества, как максимально допустимый уровень воздействия. Для сравнения этого риска с другими угрозами упомянем, что в США 20 000 человек ежегодно погибают от эффектов нелегальных лекарств, а острый токсикоз от отравлений лекарствами или ядами составляет до 10% всех случаев госпитализации. Дорожно-транспортные происшествия и огнестрельные ранения представляют гораздо большую опасность.