Предмет токсикология

   •  промышленную токсикологию,

   •  сельскохозяйственную токсикологию,

   •  коммунальную токсикологию,

   • токсикологию окружающей среды,

   • токсикологию специальных видов  деятельности и, в частности, военную  токсикологию.

 

     Токсикант   

   В качестве ядов (токсикантов) могут выступать  практически любые соединения различного строения, если, действуя на биологические системы немеханическим путем, они вызывают их повреждение или гибель.

   В настоящее время науке известны миллионы химических веществ, многие из которых широко используются человеком  в быту, медицине, на производстве, в сельском хозяйстве и т. д. Поскольку, как следует из определения, по сути любое из них при тех или иных условиях может вызвать развитие токсического процесса, единая, всеобъемлющая классификация токсикантов возможна только на основе особенностей химического строения. По этому принципу построены существующие справочные пособия по токсикологии («Вредные вещества в промышленности»; «Вредные химические вещества» и т. д.). Возможны и другие подходы к классификации веществ. С научных позиций они менее корректны, однако отчасти раскрывают сущность химической опасности на современном этапе.

   Классификации веществ

   1.  По происхождению

   1.1. Токсиканты естественного происхождения

   1.1.1.  Биологического происхождения

   1.1.1.1.  Бактериальные токсины

   1.1.1.2.  Растительные яды

   1.1.1.3. Яды животного происхождения

   1.1.2.  Небиологического происхождения

   1.1.2.1.  Неорганические соединения

   1.2.2.2.  Органические соединения

   1.2.  Синтетические токсиканты (огромное  количество веществ с различным строением)

   2.  По способу использования человеком

   2.1.  Ингредиенты химического синтеза  и специальных видов производств

   2.2.  Пестициды

   2.3. Лекарства и пищевые добавки

   2.4.  Косметика

   2.5.  Топлива и масла

   2.6.  Растворители, красители, клеи

   2.7.  Побочные продукты химического синтеза, примеси и отходы 3. По условиям воздействия

   3.1.  Профессиональные (производственные) токсиканты

   3.2.  Бытовые токсиканты

   3.3.  Вредные привычки и пристрастия  (табак, алкоголь, наркотические средства, лекарства и т. д.)

   3.4. Загрязнители окружающей среды (воздуха, воды, почвы, продовольствия)

   3.5.  Поражающие факторы при специальных  условиях воздействия

   3.5.1.  Аварийно-катастрофального происхождения

   3.5.2.  Боевые отравляющие вещества  и диверсионные агенты 

   Подавляющее большинство веществ, известных человеку в настоящее время, синтезировано в лабораторных условиях. Однако химические вещества естественного происхождения также имеют большое токсикологическое значения.

   Бактериальные токсины

   По  большей части бактериальные  токсины представляют собой высокомолекулярные соединения, как правило, белковой, полипептидной или липополисахаридной природы, обладающие антигенными свойствами. В настоящее время выделены и изучены более 150 токсинов.

   Многие  бактериальные токсины относятся  к числу самых ядовитых из известных веществ. Это, прежде всего, ботулотоксин, холерные токсины, тетанотоксин, стафилококковые токсины, дифтерийные токсины и т. д. Ботулотоксин и стафилококковый токсины рассматривались как возможные боевые отравляющие вещества. Бактериальные токсины действуют на разные органы и системы млекопитающих и человека, однако преимущественно страдают нервная и сердечно-сосудистая системы, реже слизистые оболочки.

   Бактерии  могут продуцировать и токсические  вещества относительно простого строения. Среди них: формальдегид, ацетальдегид, бутанол и т.д.

   Микотоксины

   Химическое  строение и биологическая активность микотоксиков чрезвычайно разнообразны. Они не представляют собой некую единую в химическом отношении группу. С практической точки зрения наибольший интерес представляют вещества, продуцируемые микроскопическими грибами и могущие заражать пищевые продукты. К таковым относятся, в частности, некоторые эрготоксины, продуцируемые грибами группы С1а-viceps (спорынья, маточные рожки), афлатоксины (Bl, B2; Gl, G2) и близкие им соединения, выделяемые грибами группы Aspergillus, трихоте-ценовые микотоксины (более 40 наименований), продуцируемые несколькими родами грибов, преимущественно Fusarium, охратоксины (В, С), патулин и др.

   Отравления  зерном, зараженным спорыньей, в старые времена нередко носили характер эпидемий. Заболевания проявлялись как гангренозными изменениями конечностей, так и психодислептическими эффектами («Антонов огонь», «пляска святого Вита»). В настоящее время подобные эпидемии среди населения практически не отмечаются, однако возможно поражение рогатого скота. Одним из известнейших производных эрготина, продуцируемого спорыньей, является диэтиламид ли-зергиновой кислоты (ДЯ К) — выраженный галлюциноген.

   Наиболее  активным продуцентом афлатоксинов являются грибки Aspergillus flavus (отсюда и название токсинов), нередко поражающие зерновые: пшеницу, кукурузу и т. д. Помимо высокой острой токсичности, афлатоксины в опытах на животных проявляют свойства канцерогенов.

   Трихотеценовые токсины также обладают высокой токсичностью. Вещества проявляют бактерицидную, фунгицидную, инсектициДную активность. Отравление человека сопровождается поносом, рвотой, явлениями атаксии. Некоторое время рассматривалась возможность использования этих веществ в качестве химического оружия.

   Многие  высшие грибы также продуцируют  токсические вещества различного строения с широким спектром физиологической активности. Наиболее опасными являются аманитин и фаллоидин, содержащиеся в бледной поганке и при случайном использовании в пищу гриба вызывающие поражение печени и почек. Другими известными токсикантами являются мускарин, гиромитрин, иботеновая кислота. Вещества, синтезирующиеся отдельными видами высших грибов, обладают выраженной галлюциногенной активностью, например псилоцин, псилоцибин, мускарин и др.

   Токсины высших растений

   Огромное  количество веществ, токсичных для  млекопитающих, человека и других живых  существ, синтезируется растениями (фитотоксины). Являясь продуктами метаболизма растений, фитотоксины порой выполняют защитные функции, отпугивая потенциальных консументов. Однако по большей части их значение для жизнедеятельности растения остается неизвестным. Фитотоксины представляют собой вещества с различным строением и неодинаковой биологической активностью. Среди них: алкалоиды, органические кислоты, терпеноиды, липиды, гликозиды, сапонины, флавоноиды, кумарины, антрахиноны и др. Особенно многочислен класс алкалоидов (табл. 1).

   Алкалоиды — азотсодержащие органические основания, как правило, с гетероциклической структурой. В настоящее время известно несколько тысяч алкалоидов, многие из которых обладают высокой токсичностью для млекопитающих и человека.

   Гликозиды — соединения, представляющие собой продукты конденсации циклических форм моно- или олигосахаридов со спиртами (фенолами), тиолами, аминами и т. д. Неуглеводная часть молекулы называется агликоном, а химическая связь агликона с сахаром — гликозидной. Гли-козидная связь достаточно устойчива и не разрушается в водных растворах веществ. Наиболее известны сердечные (стероидные) гликозиды, в которых в качестве агликона выступают производные циклопентанпер-гидрофенантрена. Эти соединения, продуцируемые растениями самых разнообразных видов, обладают высокой токсичностью, обусловленной отчасти избирательным действием на сердечную мышцу. Известны гликозиды и более простого строения (амигдалин — содержит в качестве агликона CN~).

   Сапонины  — наиболее часто встречаются в виде стероидов спироста-нового ряда и пентациклических терпеноидов. Сапонины обладают раздражающим действием на слизистые оболочки млекопитающих, а при попадании в кровь вызывают гемолиз эритроцитов.

   Кумарины  — кислородсодержащие гетероциклические соединения, часто определяются в растениях и обладают антикоагулянтным и фото-сенсибилизирующим действием. Известно несколько сот веществ, относящихся к классу кумаринов.

   Многие  вещества растительного происхождения  широко используются в медицине, например: атропин, галантамин, физостигмин, строфантин, дигитоксин и многие другие. Ряд соединений вызывают вредные пристрастия и являются излюбленным зельем токсикоманов и наркоманов. Среди них: кофеин, никотин, кокаин, гармин, морфин, канабинои-ды и др. Нередко продукты жизнедеятельности растений являются аллергенами. Некоторые фитотоксины обладают канцерогенной активностью. Например: сафрол и близкие соединения, содержащиеся в черном перце; соланин, обнаруживаемый в проросшем картофеле; хиноны и фенолы, широко представленные в многочисленных растениях. Отдельные токсиканты содержатся в растениях в ничтожных количествах и могут оказывать токсический эффект только в форме специально приготовленных препаратов, другие вызывают интоксикацию при использовании в пищу растений, содержащих их.

 

    Токсины животных

   Любой живой организм синтезирует огромное количество биологически активных веществ, которые после выделения, очистки и введения другим организмам в определенных дозах могут вызывать тяжелые интоксикации (в том числе и при введении в организм, продуцирующий это соединение). Часть биологически активных веществ, вырабатываемых животными, — пассивные зоотоксины. Они оказывают действие при поедании животного-продуцента. Другие — активные токсины. Они вводятся в организм жертвы с помощью специального аппарата (жала, зубов, игл и т. д.).

   Некоторые животные самых разных семейств, родов  и видов продуцируют настолько токсичные вещества, что это позволяет выделить их в особую группу — ядовитых (опасных) животных. Часть из них являются вторично-ядовитыми, поскольку не продуцируют, но аккумулируют яды, поступающие из окружающей среды (например, моллюски, накапливают в тканях сакситоксин, синтезируемый одноклеточными организмами, которыми эти моллюски питаются). Химическое строение зоотоксинов чрезвычайно разнообразно. Это — энзимы и другие протеины, олиго- и полипептиды, липиды, биогенные амины, гликозиды, терпены и др.

   Очень часто активный эоотоксин представляет собой сложную смесь большого числа биологически активных веществ. Так, в состав яда скорпионов входят: фосфолипаэа А, фосфолипаза В, ацетилхолинэстераза, фос-фатаза, гиалуронидаза, рибонуклеаза и др. В состав яда змей входят вещества, имеющие сложное белковое строение. Ежегодно от укусов ядовитых животных в мире погибает несколько тысяч человек.

   Высокотоксичные соединения относительно простого строения обнаружены в тканях некоторых насекомых, моллюсков, рыб и земноводных. Отдельные представители этой группы веществ рассматривались как возможные боевые отравляющие вещества или диверсионные агенты (сак-ситоксин, тетродотоксин, батрахотоксин, буфотенин и др.). Сакситоксин и тетродотоксин, являясь избирательными блокаторами натриевых каналов возбудимых мембран, широко используются в лабораторной практике. Буфотенин — известный галлюциноген. Кантаридин — вещество, продуцируемое жуком-нарывником, способно вызывать гибель клеток, с которыми приходит в контакт, и потому его действие зависит от способа аппликации.

 

    Неорганические соединения естественного происхождения

   Среди многочисленных неорганических соединений естественного происхождения, вероятно, наибольшее токсикологическое значение имеют металлы и их соединения, а также газообразные вещества — поллютанты атмосферного воздуха и воздуха производственных помещений.

   В естественных условиях металлы встречаются  в форме руд и минералов. Они определяются в воздухе, почве и воде. Выплавка металлов из руд и использование в самых разнообразных отраслях человеческой деятельности привели к существенному увеличению их содержания в окружающей среде. Наибольшее токсикологическое значение имеют ртуть, кадмий, хром, мышьяк, свинец, бериллий, цинк, медь, таллий и др. Ртуть нашла применение в электронной промышленности и производстве фунгицидов. Кадмий воздействует на человека при проведении сварочных работ и в ходе других производств. В настоящее время кадмий рассматривается как один из опаснейших экотоксикактов (вещества, загрязняющие окружающую среду). Широчайшее использование свинца в хозяйственной деятельности также приводит к постепенному накоплению металла в окружающей среде. Большую опасность представляют некоторые органические соединения металлов (ртути, свинца, олова, мышьяка).