Параметры токсикометрии

Параметры токсикометрии 1 Понятие о токсичности   Токсикометрия – это совокупность методов и приемов исследований количественной оценки токсичности и опасности ядов. Действие токсических веществ характеризуется тем, что в организме нарушается нормальное течение жизненных процессов. Под нормой подразумевается значение показателей популяции или выборки в конкретных условиях среды; оптимальное значение показателей для естественных условий обитания и др. Способность изменяться при воздействии факторов среды также включается в понятие нормы. В связи с этим в токсикологии используется сопоставление со значениями с показателями контрольного организма, находящегося в тех же условиях, за исключением токсического фактора. В качестве нормы фактически и рассматривается значение показателя в условиях контроля. Отличительные признаки качественного и количественного характера, появляющиеся у организмов, обитающих в токсической среде, по сравнению с организмами того же вида, обитающих в неотравленной среде, используются в качестве показателя токсичности вещества или загрязненной среды. Токсичность – свойство вещества в малых количествах нарушать нормальную жизнедеятельность организма и вызывать отравление или его гибель. Различают    острую и хроническую токсичность вещества. Острая токсичность вещества возникает при разовом (кратковременном) воздействии и проявляется нарушением жизнедеятельности организма и с возможным смертельным исходом. Хроническая токсичность возникает в результате многократного (более длительного) воздействия яда в относительно малых количествах и проявляется медленно развивающимся нарушением нормальной жизнедеятельности. Токсичность веществ зависит от: - количества; - путей поступления; - продолжительности действия; - состояния организма и внешней среды и др. Мерой токсичности любого ядовитого вещества является токсическая доза  – количество яда, вызывающее определенный эффект. Эффект действия ядовитого вещества на исследуемые организмы определяют по их гибели или по наиболее характерным признакам отравления (изменение активности отдельных систем организма, его реакция, снижение репродуктивной способности, массы, роста и др.).  2 Диапазон и зона токсического действия   В настоящее время принято различать летальные дозы и концентрации и токсические дозы и концентрации, не вызывающие летального исхода, но оказывающие определенный эффект. Летальные концентрации разграничиваются по способности вызывать гибель того или иного количества организмов за определенный промежуток времени, который оговаривается особо. Помимо летального действия в токсикологии изучается влияние токсикантов на множество других параметров и функций организма. Для характеристики влияния концентраций токсических веществ на любые показатели биологической системы используются величины эффекта для данного показателя. Эффективные концентрации (дозы) – это дозы вещества, вызывающие нарушение жизнедеятельности организма и не приводящие к его гибели. Показатели токсичности обозначают буквенными символами. Если эффект действия токсиканта учитывают по количеству погибших организмов, используют показатели смертельные или летальные дозы и концентрации (СД, ЛД и СК, ЛК или латынь – LD и  LC). Если эффект действия токсиканта учитывают по степени нарушения отдельных процессов жизнедеятельности (накопление сухого вещества, торможение роста и т.д.), количественным показателем токсичности являются эффективные дозы и концентрации (ЭД и ЭК или латынь – ED и EC). Обычно рядом с буквенным символом указывают процент погибших организмов или отклонение того или иного параметра от контроля (ЛК50,, ЛД50  или LC50, EC20).  Известно, что биологическое действие яда начинает проявляться с некоторой величины действующей концентрации. Минимальные дозы и концентрации вещества, способные оказывать действие на организм, называют порогом токсического действия. Порогов действия ядов в организме может быть столько же, сколько систем реагирует на поступление вещества. Итак, в качестве пороговой концентрации вещества должна быть принята такая концентрация, которая вызывает патологические сдвиги в любой отдельно взятой функциональной системе организма. Допустимая концентрация – это концентрация токсиканта, не вызывающая гибели или нарушений жизнедеятельности организма (Рис. 2).   МДК           EC0                   EC50               EC100 --/-----/--------/------------------/---------------------/---/-------------/------------/-    ПК                                                      LC0                 LC50           LC100        Рис. 2   Шкала токсичности   Наряду с использованием величин летальных и пороговых концентраций, характеризующих степень токсичности вещества для животных, ценным критерием токсичности является зона токсического действия. Под зоной токсического действия (ЗТД) подразумевается диапазон концентраций от пороговых до летальных: ЗТД = LC50 /ПК   3 Количественная оценка действия токсикантов    Для количественной оценки химических соединений решающее значение имеют 3 вида зависимостей: доза-эффект; доза-время; время-эффект. Наиболее изученная – доза-эффект. Ее прослеживают от верхней границы токсичности (смертельных доз и концентраций) до не вызывающих регистрируемого эффекта.  Действие двух или нескольких различных доз или концентраций вещества на один и тот же показатель сравнивается на один и тот же срок воздействия. Под временем или сроком воздействия подразумевается период, в течение которого организм находится под воздействием токсического вещества. Изменение показателя во времени прослеживается обычно при действии одной и той же дозы или концентрации. С уменьшением дозы или концентрации для получения равного токсического эффекта обычно необходимо увеличение времени воздействия. При построении графических изображений связи этих параметров используют обычно пару параметров при постоянном значении третьего. Они могут выражать зависимость эффекта от концентрации действующего фактора при учете на один и тот же срок  (например, на 30 сутки)  (Рис. 3). Зависимость эффекта от времени может быть описана для одной и той же концентрации.  В системе координат «концентрация-время» графически может быть показан срок наступления определенного эффекта токсического вещества (например, гибели 50 % организмов) (Рис. 4).  Совместное действие токсических веществ   Действие одного отдельного вещества на живые организмы имеет место только в лабораторной  практике. В реальных условиях, условиях окружающей среды, на организм действует комплекс веществ разной химической природы. Простейшим вариантом совместного действия служит комбинация из двух веществ, а на практике -  сточные воды предприятий, характерной особенностью которых является их сложность и многокомпонентность химического состава. Установлено, что при совместном воздействии токсиканты взаимно влияют на эффект друг друга.       Комбинированное влияние – это одновременное или последовательное действие на организм двух или более химических соединений или других факторов одной природы.  Такое взаимодействие может быть химическим взаимодействием соединений между собой в растворе. Все типы комбинированного действия токсикантов, обнаруженные в эксперименте на лабораторных животных, можно свести к 3 основным вариантам – суммированию (аддитизм), потенцированию (синергизм) и антагонизму. Аддитивное действие - это явление, при котором токсичность смеси веществ не отличается от токсичности каждого из компонентов. Например, суммирование токсических эффектов на теплокровных животных установлено при воздействии пестицидов, относящихся к одному классу – хлорофоса и фосфамида; хлорофоса и  метафоса. Сравнительно частым вариантом взаимодействия токсических веществ является антагонизм – если 2 вещества действуют в противоположном направлении и вследствие этого биологическая активность смеси меньше биологической активности наиболее активного ее компонента. Известны случаи антагонизма при взаимодействии хлорорганических (ХОП) и фосфорорганических (ФОП) пестицидов, например, при влиянии акарицидов – кельтана с фозалоном. Наиболее опасным видом комбинированного действия является потенцирование, или  синергизм -  явление, при котором биологический эффект (токсический) смеси вещества выше, чем любого из составляющих ее компонентов (смесь более активна, чем любой ее компонент).  Известен ряд случаев потенцирования инсектицидного действия на насекомых. На этом принципе основано использование некоторых синергистов. Для выражения суммарного действия нескольких веществ в смеси предложен индекс токсичности смеси (ИТС): ИТС ═ 1- lg М / lg n, где               (1) М – сумма концентраций отдельных веществ, как доля их эффективных концентраций по стандартному ответу организма (ЛК50);          n – число веществ в смеси. Если ИТС < 0    -   антагонизм;         ИТС ═ 0     -   независимое действие;         ИТС ═ 1    -  аддитивное действие         ИТС  > 1    -  сверхаддитивное действие. Под комплексным воздействием понимают поступление одного и того же или разных веществ в организм одновременно или последовательно различными путями. Установлено, что при комплексном (через дыхательную систему и желудок) проникновении линдана в организм животных не наблюдается существенных различий в изменении изучаемых показателей по сравнению с раздельными. Однако при исследовании комплексного поступления фосфамида через дыхательную систему, кожу и пищевой канал были выявлены более существенные изменения морфологических и функциональных показателей периферической крови, чем при изолированном. Для получения представления об опасности комплексного влияния химических агентов, находящихся в окружающей среде, может быть применена формула суммационной токсичности:  Свозд. / ПДКвозд.   +   С воды /ПДК воды  +    Спищ. прод./ ПДК пищ. прод. ≤  1    (2) О сочетанном действии говорят при влиянии на организм различных по своей природе факторов среды (ядов и высокой температуры воздуха; ядов и УФ радиации и т.д.). Высокая температура приводит к увеличению концентрации пестицидов в воздухе рабочей зоны и более интенсивному всасыванию химических веществ с поверхности кожи.