Karamihan sa mga pagkalason ay sanhi ng pagsipsip ng isang nakakalason na sangkap at pagpasok nito sa dugo. Samakatuwid, ang pinakamabilis at epektibong pagkilos ng lason ay makikita kapag ito ay direktang ipinakilala sa daluyan ng dugo. Halimbawa, ang paggamit ng alkohol o iba't ibang droga ng isang babae sa panahon ng pagbubuntis ay may masamang epekto sa bata. Ang fetus ay lalo na sensitibo sa panahon ng pagbuo ng fetus sa salicylates at alkohol, na maaaring humantong sa congenital malformations. Sa panahon ng pagbubuntis, ang alkohol ay madaling tumagos sa pamamagitan ng inunan sa dugo ng fetus, na umaabot sa parehong konsentrasyon dito tulad ng sa dugo ng ina, at ito ay dahil sa mga anatomical na tampok ng suplay ng dugo sa fetus.

Ang toxicity (Greek Toxikon - lason) ay ang pinakamahalagang katangian ng mga ahente at iba pang mga lason, na tumutukoy sa kanilang kakayahang magdulot ng mga pathological na pagbabago sa katawan na humahantong sa isang tao sa pagkawala ng kakayahan sa labanan (kapasidad sa pagtatrabaho) o kamatayan.

Ang toxicity ng 0V ay sinusukat ng dosis. Ang dosis ng isang sangkap na nagdudulot ng isang tiyak na nakakalason na epekto ay tinatawag na nakakalason na dosis (D)

Ang nakakalason na dosis na nagiging sanhi ng pinsala na katumbas ng kalubhaan ay depende sa mga katangian ng 0V o lason, ang ruta ng kanilang pagtagos sa katawan, ang uri ng organismo at ang mga kondisyon para sa paggamit ng 0V o lason.

Para sa mga sangkap na tumagos sa katawan sa isang likido o aerosol na estado sa pamamagitan ng balat, gastrointestinal tract o sa pamamagitan ng mga sugat, ang nakakapinsalang epekto para sa bawat partikular na uri ng organismo sa ilalim ng nakatigil na mga kondisyon ay nakasalalay lamang sa dami ng 0V o lason, na maaaring ipahayag sa anumang masa. mga yunit. Sa kimika, ang 0V ay karaniwang ipinahayag sa milligrams.

Sa mga lason ay tinutukoy ng eksperimento sa iba't ibang mga hayop, samakatuwid, ang konsepto ng tiyak na toxodose ay mas madalas na ginagamit - isang dosis na nauugnay sa isang yunit ng live na timbang ng hayop at ipinahayag sa milligrams bawat kilo.

May mga nakamamatay, nakaka-incapacity at threshold na mga toxodoses.

Ang pakikipag-ugnayan ng isang nakakalason o mga produkto ng pagbabagong-anyo nito sa katawan sa mga istrukturang elemento ng biosystem, na sumasailalim sa pagbuo ng nakakalason na proseso, ay tinatawag na mekanismo ng nakakalason na pagkilos. Ang pakikipag-ugnayan ay isinasagawa dahil sa physicochemical at chemical reactions.

Ang nakakalason na proseso na pinasimulan ng mga reaksyong physicochemical, bilang panuntunan, ay dahil sa paglusaw ng nakakalason sa ilang partikular na media (may tubig o lipid) ng mga selula at tisyu ng katawan. Sa kasong ito, ang mga katangian ng physicochemical ng solvent medium (pH, lagkit, electrical conductivity, lakas ng intermolecular interaction, atbp.) ay makabuluhang nagbabago. Ang isang tampok ng ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ay ang kawalan ng isang mahigpit na pag-asa sa kalidad ng pagbuo ng epekto sa mga kemikal na katangian ng nakakalason na molekula. Kaya, lahat ng acids, alkalis, malakas na oxidizing agent, ilang organic solvents at macromolecular compounds na walang partikular na aktibidad ay kumikilos sa mga tisyu.

Mas madalas, ang nakakalason na epekto ay batay sa mga kemikal na reaksyon ng isang nakakalason na may isang tiyak na elemento ng istruktura ng isang buhay na sistema. Ang istrukturang bahagi ng isang biological system kung saan ang isang nakakalason ay pumapasok sa pakikipag-ugnayan ng kemikal ay tinatawag nitong "receptor" o "target".

Ang mga mekanismo ng nakakalason na pagkilos ng karamihan sa mga kemikal ay kasalukuyang hindi alam. Sa pagsasaalang-alang na ito, marami sa mga klase ng mga molekula at molekular na complex na bumubuo sa katawan, na inilarawan sa ibaba, ay isinasaalang-alang, sa karamihan, bilang malamang na mga receptor (target) para sa pagkilos ng mga lason. Ang pagsasaalang-alang sa kanila sa pananaw na ito ay lehitimo, dahil ang pagkilos ng ilang mahusay na pinag-aralan na mga nakakalason ay batay sa pakikipag-ugnayan sa mga kinatawan ng mga partikular na klase ng biomolecules.

1. Kahulugan ng konsepto ng "receptor" sa toxicology

Ang konsepto ng "receptor" ay napakalawak. Kadalasan sa biology ito ay ginagamit sa mga sumusunod na kahulugan:

1. Pangkalahatang konsepto. Ang mga receptor ay mga site na medyo tiyak na nagbubuklod sa biosubstrate ng xenobiotics (o endogenous molecules), sa kondisyon na ang proseso ng pagbubuklod ay sumusunod sa batas ng mass action. Ang buong molekula ng mga protina, nucleic acid, polysaccharides, lipid o ang kanilang mga fragment ay maaaring kumilos bilang mga receptor. Sa paggalang sa isang fragment ng isang biomolecule na direktang kasangkot sa pagbuo ng isang complex na may isang kemikal, ang terminong "rehiyon ng receptor" ay kadalasang ginagamit. Halimbawa, ang carbon monoxide receptor sa katawan ay ang hemoglobin molecule, at ang receptor region ay ang ferrous ion na nakapaloob sa heme porphyrin ring.

2. Selective receptors. Bilang ang evolutionary complexity ng mga organismo, ang mga espesyal na molekular complex ay nabuo - mga elemento ng biological system na may mataas na pagkakaugnay para sa mga indibidwal na kemikal na gumaganap ng mga function ng bioregulators (mga hormone, neurotransmitters, atbp.). Ang mga lugar ng biological system na may pinakamataas na affinity para sa mga indibidwal na espesyal na bioregulator ay tinatawag na "selective receptors". Ang mga sangkap na nakikipag-ugnayan sa mga pumipili na receptor alinsunod sa batas ng mass action ay tinatawag na mga selective receptor ligand. Ang pakikipag-ugnayan ng mga endogenous ligand na may mga pumipili na receptor ay partikular na kahalagahan para sa pagpapanatili ng homeostasis.

Maraming mga selektibong receptor ang binubuo ng ilang mga subunit, kung saan isang fraction lamang ang may mga site na nagbubuklod ng ligand. Kadalasan ang terminong "receptor" ay ginagamit upang sumangguni sa mga naturang ligand-binding subunits lamang.

3. Ang mga permanenteng receptor ay mga piling receptor, ang istraktura at mga katangian nito ay naka-encode gamit ang mga espesyal na gene o permanenteng gene complex. Sa antas ng phenotype, ang pagbabago ng receptor sa pamamagitan ng recombination ng gene ay napakabihirang. Ang mga pagbabago sa komposisyon ng amino acid ng protina na bumubuo sa pumipili na receptor, na kung minsan ay nangyayari sa panahon ng ebolusyon dahil sa polygenetic transformations, bilang isang panuntunan, ay may maliit na epekto sa mga functional na katangian ng huli, ang pagkakaugnay nito para sa endogenous ligands at xenobiotics.

Ang mga permanenteng receptor ay kinabibilangan ng:

Mga receptor para sa mga neurotransmitter at hormone. Tulad ng ibang mga selektibong receptor, ang mga receptor na ito ay nagagawa ring piliing makipag-ugnayan sa ilang xenobiotics (mga gamot, nakakalason). Sa kasong ito, ang mga xenobiotic ay maaaring kumilos kapwa bilang mga agonist at antagonist ng mga endogenous ligand. Bilang isang resulta, ang isang tiyak na biological function ay isinaaktibo o pinigilan, na nasa ilalim ng kontrol ng receptor apparatus na ito;

Ang mga enzyme ay mga istruktura ng protina na piling nakikipag-ugnayan sa mga substrate na kung saan ang conversion ay na-catalyze nila. Ang mga enzyme ay maaari ring makipag-ugnayan sa mga dayuhang sangkap, na sa kasong ito ay nagiging mga inhibitor o allosteric regulator ng kanilang aktibidad;

Mga protina ng transportasyon - piling nagbubuklod ng mga endogenous ligand ng isang tiyak na istraktura, na isinasagawa ang kanilang pag-aalis o paglipat sa pamamagitan ng iba't ibang mga biological na hadlang. Ang mga nakakalason na nakikipag-ugnayan sa mga protina ng transportasyon ay kumikilos din bilang kanilang mga inhibitor o bilang mga allosteric regulator.

4. Mga receptor na may nagbabagong istraktura. Ang mga ito ay pangunahing mga antibodies at antigen-binding receptors ng T-lymphocytes. Ang mga receptor ng ganitong uri ay nabuo sa mga precursor cell ng mga mature na cellular form bilang resulta ng externally induced recombination ng 2-5 genes na kumokontrol sa kanilang synthesis. Kung ang recombination ay naganap sa proseso ng pagkita ng kaibahan ng cell, kung gayon ang mga receptor lamang ng isang tiyak na istraktura ay ma-synthesize sa mga mature na elemento. Sa ganitong paraan, ang mga pumipili na receptor para sa mga partikular na ligand ay nabuo, at ang paglaganap ay humahantong sa paglitaw ng isang buong clone ng mga cell na naglalaman ng mga receptor na ito.

Tulad ng mga sumusunod mula sa mga kahulugan sa itaas, sa biology, ang terminong "receptor" ay pangunahing ginagamit upang sumangguni sa mga istruktura na direktang kasangkot sa pang-unawa at paghahatid ng mga biological signal at may kakayahang piliing nagbubuklod, bilang karagdagan sa mga endogenous ligand (neurotransmitters, hormones). , substrates), ilang mga dayuhang compound.

Sa toxicology (pati na rin sa pharmacology), ang terminong "receptor" ay tumutukoy sa anumang istrukturang elemento ng isang buhay (biological) system kung saan ang isang nakakalason (droga) ay nakikipag-ugnayan sa kemikal. Sa interpretasyong ito, ang konseptong ito ay ipinakilala sa chemobiology sa simula ng ika-20 siglo ni Paul Ehrlich (1913).

Ang hanay ng mga katangian ng enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng receptor-ligand ay hindi pangkaraniwang malawak: mula sa pagbuo ng mahina, madaling masira na mga bono, hanggang sa pagbuo ng mga hindi maibabalik na mga complex (tingnan sa itaas). Ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan at ang istraktura ng nabuo na kumplikado ay nakasalalay hindi lamang sa istraktura ng nakakalason, ang conformation ng receptor, kundi pati na rin sa mga katangian ng daluyan: pH, lakas ng ionic, atbp. Alinsunod sa batas ng mass action, ang bilang ng mga substance-receptor complex na nabuo ay tinutukoy ng enerhiya ng pakikipag-ugnayan (affinity) at ang nilalaman ng parehong mga bahagi ng reaksyon (substance at receptor nito) sa biological system.

Ang mga receptor ay maaaring "tahimik" at aktibo. "Silent" receptor - isang istrukturang bahagi ng isang biological system, ang pakikipag-ugnayan nito sa isang sangkap ay hindi humahantong sa pagbuo ng isang tugon (halimbawa, ang pagbubuklod ng arsenic ng mga protina na bumubuo sa buhok, mga kuko). Ang isang aktibong receptor ay isang istrukturang bahagi ng isang biological system na ang pakikipag-ugnayan sa isang nakakalason ay nagpapasimula ng isang nakakalason na proseso. Upang maiwasan ang mga terminolohikal na paghihirap, ang terminong "target na istraktura" ay kadalasang ginagamit sa halip na ang terminong "receptor" upang italaga ang mga elemento ng istruktura, na nakikipag-ugnayan kung saan ang nakakalason ay nagpasimula ng nakakalason na proseso.

Tinatanggap ang mga postulate:

Ang nakakalason na epekto ng isang sangkap ay mas malinaw, ang mas aktibong mga receptor (target na istruktura) ay nakikipag-ugnayan sa nakakalason;

Ang toxicity ng isang substansiya ay mas mataas, mas maliit ang halaga nito na nagbubuklod sa "silent" na mga receptor, mas epektibong kumikilos ito sa aktibong receptor (target na istraktura), mas mahalaga ang receptor at ang nasirang biological system para sa pagpapanatili ng homeostasis ng buong organismo.

Ang anumang cell, tissue, organ ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga potensyal na receptor ng iba't ibang uri ("nag-trigger" ng iba't ibang mga biological na reaksyon), kung saan maaaring makipag-ugnayan ang mga ligand. Sa pagtingin sa nabanggit, ang pagbubuklod ng isang ligand (kapwa isang endogenous substance at isang xenobiotic) sa isang partikular na uri ng receptor ay pumipili lamang sa isang tiyak na hanay ng konsentrasyon. Ang pagtaas sa konsentrasyon ng isang ligand sa isang biosystem ay humahantong sa isang pagpapalawak ng hanay ng mga uri ng mga receptor kung saan ito nakikipag-ugnayan at, dahil dito, sa isang pagbabago sa kanyang biological na aktibidad. Isa rin ito sa mga pangunahing probisyon ng toxicology, na napatunayan ng maraming mga obserbasyon.

Ang mga target (receptor) para sa mga nakakalason na epekto ay maaaring:

Mga istrukturang elemento ng intercellular space;

Mga elemento ng istruktura ng mga selula ng katawan;

Mga elemento ng istruktura ng mga sistema ng regulasyon ng aktibidad ng cellular.

2. Pagkilos ng nakakalason sa mga elemento ng intercellular space

Ang bawat cell ng katawan ay napapalibutan ng isang may tubig na daluyan - interstitial o intercellular fluid. Para sa mga selula ng dugo, ang intercellular fluid ay plasma ng dugo. Ang mga pangunahing katangian ng intercellular fluid: ang komposisyon ng electrolyte nito at isang tiyak na osmotic pressure. Ang komposisyon ng electrolyte ay pangunahing tinutukoy ng nilalaman ng Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3- ions, atbp.; osmotic pressure - ang pagkakaroon ng mga protina, iba pang anion at cation. Ang intercellular fluid ay naglalaman ng maraming substrates para sa cell metabolism, mga produkto ng cell metabolism, mga molecule na kumokontrol sa aktibidad ng cell.

Sa sandaling nasa intercellular fluid, maaaring baguhin ng toxicant ang pisikal at kemikal na mga katangian nito, pumasok sa pakikipag-ugnayan ng kemikal sa mga elemento ng istruktura nito. Ang pagbabago sa mga katangian ng interstitial fluid ay agad na humahantong sa isang reaksyon mula sa mga selula. Ang mga sumusunod na mekanismo ng nakakalason na pagkilos ay posible, dahil sa pakikipag-ugnayan ng nakakalason sa mga bahagi ng intercellular fluid:

1. Electrolyte effect. Ang paglabag sa komposisyon ng electrolyte ay sinusunod sa kaso ng pagkalason sa mga sangkap na may kakayahang magbubuklod ng mga ion. Kaya, sa pagkalasing sa mga fluoride (F-), ilang mga kumplikadong ahente (Na2EDTA, DTPA, atbp.), iba pang mga nakakalason (ethylene glycol, na nag-metabolize sa pagbuo ng oxalic acid), ang mga calcium ions ay nakagapos sa dugo at intercellular fluid, Ang talamak na hypocalcemia ay bubuo, na sinamahan ng mga karamdaman ng sistema ng nerbiyos. aktibidad, tono ng kalamnan, coagulation ng dugo, atbp. Ang paglabag sa balanse ng ionic, sa ilang mga kaso, ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga solusyon sa electrolyte sa katawan.

2. mga epekto sa pH. Ang pagkalasing sa isang bilang ng mga sangkap, sa kabila ng mataas na kapasidad ng buffer ng intercellular fluid, ay maaaring sinamahan ng isang makabuluhang paglabag sa mga katangian ng acid-base ng panloob na kapaligiran ng katawan. Kaya, ang pagkalason sa methanol ay humahantong sa akumulasyon ng formic acid sa katawan, na nagiging sanhi ng matinding acidosis. Ang pagbabago sa pH ng interstitial fluid ay maaari ding maging bunga ng pangalawang nakakalason na epekto at bumuo bilang resulta ng isang paglabag sa mga proseso ng bioenergetics, hemodynamics (metabolic acidosis/alkalosis), at panlabas na paghinga (gas acidosis/alkalosis). Sa mga malalang kaso, maaaring gawing normal ang pH sa pamamagitan ng paglalagay ng mga solusyon sa buffer sa biktima.

3. Nagbubuklod at hindi aktibo ng mga elemento ng istruktura ng intercellular fluid at plasma ng dugo. Ang plasma ng dugo ay naglalaman ng mga istrukturang elemento na may mataas na biological na aktibidad na maaaring maging target ng mga nakakalason. Kabilang dito, halimbawa, ang mga kadahilanan ng sistema ng coagulation ng dugo, hydrolytic enzymes (esterases) na sumisira sa xenobiotics, atbp. Ang kinahinatnan ng naturang aksyon ay maaaring hindi lamang pagkalasing, kundi pati na rin ang allobiosis. Halimbawa, ang pagsugpo sa aktibidad ng mga carboxylesterases ng plasma ng dugo ng tri-o-cresyl phosphate (TOCP), na sumisira sa mga organophosphorus compound (OPs), ay humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa toxicity ng huli.

4. Paglabag sa osmotic pressure. Ang mga makabuluhang paglabag sa osmotic pressure ng dugo at interstitial fluid sa panahon ng pagkalasing, bilang isang panuntunan, ay pangalawang kalikasan (may kapansanan sa pag-andar ng atay, bato, nakakalason na pulmonary edema). Ang pagbuo ng epekto ay negatibong nakakaapekto sa pagganap na estado ng mga selula, organo at tisyu ng buong organismo.

3. Pagkilos ng mga nakakalason sa mga elemento ng istruktura ng mga selula

Ang mga istrukturang elemento ng mga cell kung saan nakikipag-ugnayan ang mga nakakalason, bilang panuntunan, ay:

Mga nucleic acid;

Lipid elemento ng biomembranes;

Selective receptors para sa endogenous bioregulators (hormones, neurotransmitters, atbp.).

TOXICOMETRY

DEPENDENCE "DOSE-EFFECT" SA TOXICOLOGY

Ang spectrum ng mga pagpapakita ng nakakalason na proseso ay tinutukoy ng istraktura ng nakakalason. Gayunpaman, ang kalubhaan ng pagbuo ng epekto ay isang function ng dami ng aktibong ahente.

Upang tukuyin ang dami ng isang sangkap na kumikilos sa isang biyolohikal na bagay, ginagamit ang konsepto ng dosis. Halimbawa, ang pagpapakilala ng isang nakakalason sa halagang 500 mg sa tiyan ng isang daga na tumitimbang ng 250 g at isang kuneho na tumitimbang ng 2000 g ay nangangahulugan na ang mga hayop ay nakatanggap ng mga dosis na katumbas ng 2 at 0.25 mg/kg, ayon sa pagkakabanggit (ang konsepto ng " dosis" ay tatalakayin nang mas detalyado sa ibaba).

Ang "dose-effect" dependence ay maaaring masubaybayan sa lahat ng antas ng organisasyon ng buhay na bagay: mula sa molekular hanggang sa populasyon. Sa kasong ito, sa karamihan ng mga kaso, ang isang pangkalahatang pattern ay itatala: na may pagtaas sa dosis, ang antas ng pinsala sa sistema ay tumataas; dumaraming bilang ng mga bumubuong elemento nito ang kasangkot sa proseso.

Depende sa epektibong dosis, halos anumang sangkap sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay maaaring makapinsala sa katawan. Totoo ito para sa mga nakakalason na kumikilos sa lokal at pagkatapos ng resorption sa panloob na media.

Ang pagpapakita ng pag-asa sa "dose-effect" ay makabuluhang naiimpluwensyahan ng intra- at interspecific na pagkakaiba-iba ng mga organismo. Sa katunayan, ang mga indibidwal na kabilang sa parehong species ay makabuluhang naiiba sa bawat isa sa biochemical, physiological, at morphological na mga katangian. Ang mga pagkakaibang ito ay sa karamihan ng mga kaso dahil sa kanilang mga genetic na katangian. Kahit na mas malinaw, dahil sa parehong genetic na mga tampok, interspecies pagkakaiba. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga dosis ng isang partikular na sangkap, kung saan nagdudulot ito ng pinsala sa mga organismo ng pareho at, bukod dito, iba't ibang mga species, kung minsan ay naiiba nang malaki. Dahil dito, ang "dose-effect" dependence ay sumasalamin sa mga katangian ng hindi lamang nakakalason, kundi pati na rin ang organismo kung saan ito kumikilos. Sa pagsasagawa, nangangahulugan ito na ang isang quantitative assessment ng toxicity batay sa pag-aaral ng ugnayan ng dosis-epekto ay dapat isagawa sa isang eksperimento sa iba't ibang mga biological na bagay, at kinakailangang gumamit ng mga istatistikal na pamamaraan para sa pagproseso ng data na nakuha.

Dose-effect na relasyon sa mga tuntunin ng lethality

4.1.3.1. Pangkalahatang representasyon

Dahil ang kamatayan pagkatapos ng pagkilos ng isang nakakalason ay isang alternatibong reaksyon na natanto ayon sa "lahat o wala" na prinsipyo, ang epekto na ito ay itinuturing na pinaka-maginhawa para sa pagtukoy ng toxicity ng mga sangkap, ginagamit ito upang matukoy ang halaga ng median na nakamamatay. dosis (LD50).

Ang kahulugan ng talamak na toxicity sa mga tuntunin ng "nakamamatay" ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng pagbuo ng mga subgroup (tingnan sa itaas). Ang pagpapakilala ng nakakalason ay isinasagawa ng isa sa mga posibleng paraan (enteral, parenteral) sa ilalim ng mga kinokontrol na kondisyon. Dapat itong isaalang-alang na ang paraan ng pangangasiwa ng sangkap ay pinaka makabuluhang nakakaapekto sa magnitude ng toxicity.

Ang mga hayop ng parehong kasarian, edad, timbang, pinananatili sa isang tiyak na diyeta, sa ilalim ng mga kinakailangang kondisyon ng tirahan, temperatura, halumigmig, atbp. Ang mga pag-aaral ay paulit-ulit sa ilang uri ng mga hayop sa laboratoryo. Pagkatapos ng pangangasiwa ng test chemical compound, ang mga obserbasyon ay ginawa upang matukoy ang bilang ng mga patay na hayop, karaniwang sa loob ng 14 na araw. Sa kaso ng paglalapat ng isang sangkap sa balat, ganap na kinakailangan upang itala ang oras ng pakikipag-ugnay, pati na rin tukuyin ang mga kondisyon ng aplikasyon (mula sa sarado o bukas na espasyo, ang pagkakalantad ay isinasagawa). Malinaw, ang antas ng pinsala sa balat at ang kalubhaan ng resorptive effect ay isang function ng parehong dami ng inilapat na materyal at ang tagal ng pakikipag-ugnay nito sa balat. Para sa lahat ng mga paraan ng pagkakalantad maliban sa paglanghap, ang dosis ng pagkakalantad ay karaniwang ipinapahayag bilang masa (o dami) ng sangkap na pansubok sa bawat yunit ng timbang ng katawan (mg/kg; ml/kg).

Para sa pagkakalantad sa paglanghap, ang dosis ng pagkakalantad ay ipinahayag bilang ang dami ng pansubok na substansiya na nasa isang yunit ng dami ng hangin: mg/m3 o mga bahagi kada milyon (ppm - mga bahagi kada milyon). Sa ganitong paraan ng pagkakalantad, napakahalagang isaalang-alang ang oras ng pagkakalantad. Kung mas mahaba ang pagkakalantad, mas mataas ang dosis ng pagkakalantad, mas mataas ang potensyal para sa masamang epekto. Ang impormasyong nakuha sa ugnayan ng pagtugon sa dosis para sa iba't ibang konsentrasyon ng sangkap sa inhaled air ay dapat makuha sa parehong oras ng pagkakalantad. Ang eksperimento ay maaaring itayo sa ibang paraan, ibig sabihin, ang iba't ibang grupo ng mga pang-eksperimentong hayop ay humihinga ng sangkap sa parehong konsentrasyon, ngunit para sa iba't ibang oras.

Para sa isang tinatayang pagtatasa ng toxicity ng mga inhaled na aktibong sangkap, na sabay na isinasaalang-alang ang parehong konsentrasyon ng nakakalason at ang oras ng pagkakalantad nito, kaugalian na gamitin ang halaga ng "toxodose", na kinakalkula ayon sa formula na iminungkahi ni Haber sa simula ng siglo:

W = C t , kung saan

W - toxodose (mg min/m3)

С - nakakalason na konsentrasyon (mg/m3)

t - oras ng pagkakalantad (min)

Ipinapalagay na sa panandaliang paglanghap ng mga sangkap, ang parehong epekto (kamatayan ng mga hayop sa laboratoryo) ay makakamit kapwa sa maikling pagkakalantad sa mataas na dosis at mas mahabang pagkakalantad sa mga sangkap sa mas mababang konsentrasyon, habang ang produkto ng oras at konsentrasyon para sa sangkap. nananatiling hindi nagbabago. Kadalasan, ang kahulugan ng toxodosis ng mga sangkap ay ginamit upang makilala ang mga ahente ng digmaang kemikal.

Interpretasyon at praktikal na paggamit ng mga resulta

Bilang isang tuntunin, ang pangunahing konklusyon na ginagawa ng isang toxicologist kapag nagtatatag ng isang positibong relasyon sa dosis-epekto ay mayroong isang sanhi na kaugnayan sa pagitan ng pagkakalantad sa sangkap ng pagsubok at ang pagbuo ng isang nakakalason na proseso. Gayunpaman, ang impormasyon ng dependency ay dapat lamang bigyang-kahulugan kaugnay ng mga kondisyon kung saan ito nakuha. Ang isang malaking bilang ng mga kadahilanan ay nakakaapekto sa katangian nito, at ito ay tiyak para sa bawat sangkap at biological species, sa mga kinatawan kung saan kumikilos ang sangkap. Sa bagay na ito, dapat isaalang-alang ang isang bilang ng mga kadahilanan:

1. Ang katumpakan ng mga quantitative na katangian ng LD50 na halaga ay nakakamit sa pamamagitan ng maingat na eksperimento at sapat na istatistikal na pagproseso ng mga resulta. Kung, kapag inuulit ang eksperimento upang matukoy ang toxicity, ang quantitative data ay nakuha na naiiba sa mga naunang nakuha, ito ay maaaring dahil sa pagkakaiba-iba ng mga katangian ng biological na bagay na ginamit at mga kondisyon sa kapaligiran.

2. Ang pinakamahalagang katangian ng panganib ng isang substance ay ang oras ng kamatayan pagkatapos ng exposure sa toxicant. Kaya, ang mga sangkap na may parehong halaga ng LD50, ngunit may magkakaibang oras ng kamatayan, ay maaaring magdulot ng iba't ibang panganib. Ang mabilis na kumikilos na mga sangkap ay madalas na tinitingnan bilang mas mapanganib. Gayunpaman, ang mga "naantala" na mga sangkap na may napakahabang panahon ng latency ay kadalasang madaling kapitan ng pagsasama-sama sa katawan at samakatuwid ay lubhang mapanganib din. Kabilang sa mabilis na kumikilos na mga nakakalason ay ang mga chemical warfare agent (FOV, hydrocyanic acid, irritant, atbp.). Ang mga delayed substance ay polyhalogenated polycyclic hydrocarbons (halogenated dioxins, dibenzofurans, atbp.), ilang mga metal (cadmium, thallium, mercury, atbp.) at marami pang iba.

3. Ang isang mas kumpletong interpretasyon ng mga nakuhang resulta sa pagtatasa ng toxicity, bilang karagdagan sa pagtukoy ng mga quantitative na katangian, ay nangangailangan ng isang detalyadong pag-aaral ng mga sanhi ng kamatayan (tingnan ang nauugnay na seksyon). Kung ang isang substansiya ay maaaring magdulot ng iba't ibang potensyal na nakamamatay na epekto (paghinto sa paghinga, pag-aresto sa puso, pagbagsak, atbp.), kinakailangang maunawaan kung alin sa mga epekto ang nangunguna, at kung ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring magdulot ng komplikasyon ng pagtugon sa dosis relasyon. Halimbawa, ang iba't ibang biological na epekto ay maaaring magdulot ng kamatayan sa mga talamak at naantalang yugto ng pagkalasing. Kaya, ang pagkalasing sa dichloroethane ay maaaring humantong sa pagkamatay ng isang eksperimentong hayop sa mga unang oras na dahil sa depresyon ng CNS (narcotic, non-electrolyte effect). Sa mga huling panahon ng pagkalasing, ang hayop ay namatay mula sa talamak na bato at hepatic failure (cytotoxic effect). Malinaw, ito ay mahalaga din sa pagtukoy ng dami ng mga katangian ng toxicity. Kaya, ang tert-butyl nitrite, kapag ibinibigay sa intraperitoneally sa mga daga at nagrerehistro ng nakamamatay na epekto sa loob ng 30 minuto, ay may LD50 na halaga na 613 mg/kg; kapag nagrerehistro ng mga pagkamatay sa loob ng 7 araw, ang LD50 ay 187 mg/kg. Ang kamatayan sa mga unang minuto, tila, ay nangyayari bilang isang resulta ng isang pagpapahina ng vascular tone at pagbuo ng methemoglobin, sa huling bahagi ng panahon, mula sa pinsala sa atay.

4. Ang halaga ng LD50 na nakuha sa isang matinding eksperimento ay hindi isang katangian ng toxicity ng isang substance sa panahon ng paulit-ulit na subacute o talamak na pagkakalantad nito. Kaya, para sa mga sangkap na may mataas na kakayahang makaipon, ang halaga ng nakamamatay na konsentrasyon ng isang nakakalason sa kapaligiran, na tinutukoy pagkatapos ng isang iniksyon, ay maaaring mas mataas kaysa sa konsentrasyon na nagdudulot ng kamatayan sa panahon ng matagal na pagkakalantad. Para sa mahinang pag-iipon ng mga sangkap, ang mga pagkakaibang ito ay maaaring hindi gaanong kapansin-pansin.

Sa pagsasagawa, ang data ng pagtugon sa dosis at mga halaga ng LD50 ay kadalasang ginagamit sa mga sumusunod na sitwasyon:

1. Upang makilala ang talamak na toxicity ng mga sangkap sa panahon ng regular na toxicological na pag-aaral at upang ihambing ang toxicity ng ilang mga kemikal na compound.

TOXICOKINETICS

Ang Toxicokinetics ay isang seksyon ng toxicology na nag-aaral ng mga pattern, pati na rin ang qualitative at quantitative na katangian ng resorption, distribution, biotransformation ng xenobiotics sa katawan at ang kanilang pag-aalis (Figure 1).

Figure 1. Mga yugto ng interaksyon sa pagitan ng isang organismo at isang xenobiotic

Mula sa pananaw ng toxicokinetics, ang katawan ay isang kumplikadong heterogenous system na binubuo ng isang malaking bilang ng mga compartment (mga seksyon): dugo, tisyu, extracellular fluid, intracellular na nilalaman, na may iba't ibang mga katangian, na pinaghihiwalay mula sa bawat isa ng mga biological na hadlang. Kasama sa mga hadlang ang cellular at intracellular membrane, histohematic barrier (halimbawa, dugo-utak), integumentary tissues (balat, mucous membrane). Ang kinetics ng mga sangkap sa katawan ay, sa katunayan, ang kanilang pagtagumpayan ng mga biological na hadlang at pamamahagi sa pagitan ng mga compartment (Larawan 2).

Sa kurso ng pagtanggap, pamamahagi, pag-alis ng isang sangkap, ang mga proseso ng paghahalo nito (convection), paglusaw sa biological media, diffusion, osmosis, at pagsasala sa pamamagitan ng biological barriers ay isinasagawa.

Ang mga tiyak na katangian ng toxicokinetics ay tinutukoy kapwa sa pamamagitan ng mga katangian ng sangkap mismo at sa pamamagitan ng mga istruktura at functional na mga tampok ng organismo.

Figure 2. Scheme ng paggalaw ng mga sangkap sa mga pangunahing compartments ng katawan

Ang pinakamahalagang katangian ng isang sangkap na nakakaapekto sa mga toxicokinetic na parameter nito ay:

Ang koepisyent ng pamamahagi sa sistema ng langis / tubig - tinutukoy ang kakayahang maipon sa naaangkop na kapaligiran: natutunaw sa taba - sa mga lipid; nalulusaw sa tubig - sa tubig;

Laki ng molekula - nakakaapekto sa kakayahang magkalat sa kapaligiran at tumagos sa pamamagitan ng mga pores ng biological na lamad at mga hadlang;

Dissociation constant - tinutukoy ang kamag-anak na bahagi ng mga nakakalason na molekula na nahiwalay sa ilalim ng mga kondisyon ng panloob na kapaligiran ng katawan, i.e. ang ratio ng mga molecule sa ionized at non-ionized form. Ang mga dissociated molecule (ions) ay mahinang tumagos sa mga channel ng ion at hindi tumagos sa mga hadlang ng lipid;

Mga katangian ng kemikal - tukuyin ang pagkakaugnay ng nakakalason sa mga kemikal at biochemical na elemento ng mga selula, tisyu at organo.

Mga katangian ng katawan na nakakaapekto sa toxicokinetics ng xenobiotics.

Mga katangian ng kompartamento:

Ang ratio ng tubig at taba sa mga selula, tisyu at organo. Ang mga biological na istruktura ay maaaring maglaman ng alinman sa maliit (muscle tissue) o maraming taba (biological membranes, adipose tissue, utak);

Ang pagkakaroon ng mga molekula na aktibong nagbubuklod sa nakakalason. Halimbawa, may mga istruktura sa mga buto na aktibong nagbubuklod hindi lamang ng calcium, kundi pati na rin ang iba pang mga divalent na metal (lead, strontium, atbp.).

Mga katangian ng biological na mga hadlang:

kapal;

Ang presensya at laki ng mga pores;

Pagkakaroon o kawalan ng mga mekanismo para sa aktibo o pinadali na transportasyon ng mga kemikal.

Ayon sa umiiral na mga ideya, ang lakas ng pagkilos ng isang sangkap sa katawan ay isang function ng konsentrasyon nito sa site ng pakikipag-ugnayan sa target na istraktura, na kung saan ay tinutukoy hindi lamang ng dosis, kundi pati na rin ng mga toxicokinetic na parameter ng ang xenobiotic. Ang toxicokinetics ay bumubuo ng sagot sa tanong, paano nakakaapekto ang dosis at paraan ng pagkilos ng isang sangkap sa katawan sa pag-unlad ng nakakalason na proseso?

METABOLISM NG XENOBIOTS

Maraming xenobiotics, minsan sa katawan, ay sumasailalim sa biotransformation at pinalabas bilang mga metabolite. Ang biotransformation ay kadalasang nakabatay sa enzymatic transformations ng mga molekula. Ang biological na kahulugan ng kababalaghan ay ang pagbabago ng isang kemikal na sangkap sa isang form na maginhawa para sa paglabas mula sa katawan, at sa gayon ay binabawasan ang oras ng pagkilos nito.

Ang metabolismo ng xenobiotics ay nagaganap sa dalawang yugto (Larawan 1).

Figure 1. Mga yugto ng metabolismo ng mga dayuhang compound

Sa unang yugto ng redox o hydrolytic transformation, ang molekula ng sangkap ay pinayaman ng mga polar functional group, na ginagawa itong reaktibo at mas natutunaw sa tubig. Sa ikalawang yugto, ang mga sintetikong proseso ng conjugation ng metabolic intermediates na may mga endogenous molecule ay nagaganap, na nagreresulta sa pagbuo ng mga polar compound na pinalabas mula sa katawan gamit ang mga espesyal na mekanismo ng excretion.

Ang iba't ibang mga catalytic na katangian ng biotransformation enzymes at ang kanilang mababang substrate specificity ay nagpapahintulot sa katawan na mag-metabolize ng mga sangkap ng ibang-iba na mga istruktura. Kasabay nito, sa mga hayop ng iba't ibang mga species at sa mga tao, ang metabolismo ng xenobiotics ay malayo sa pagiging pareho, dahil ang mga enzyme na kasangkot sa pagbabago ng mga dayuhang sangkap ay kadalasang partikular sa mga species.

Ang kemikal na pagbabago ng xenobiotic molecule ay maaaring magresulta sa:

1. Paghina ng toxicity;

2. Nadagdagang toxicity;

3. Pagbabago sa likas na katangian ng nakakalason na epekto;

4. Pagsisimula ng nakakalason na proseso.

Ang metabolismo ng maraming xenobiotics ay sinamahan ng pagbuo ng mga produkto na makabuluhang mas mababa sa toxicity sa orihinal na mga sangkap. Kaya, ang mga thiocyanate na nabuo sa panahon ng bioconversion ng mga cyanides ay ilang daang beses na mas nakakalason kaysa sa orihinal na xenobiotics. Ang hydrolytic cleavage ng fluorine ion mula sa mga molekula ng sarin, soman, diisopropylfluorophosphate ay humahantong sa pagkawala ng kakayahan ng mga sangkap na ito na pigilan ang aktibidad ng acetylcholinesterase at isang makabuluhang pagbaba sa kanilang toxicity. Ang proseso ng pagkawala ng toxicity ng isang nakakalason bilang resulta ng biotransformation ay tinutukoy bilang "metabolic detoxification".

MGA BATAYAN NG ECOTOXICOLOGY

Ang pag-unlad ng industriya ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa pagpapalawak ng hanay ng mga kemikal na ginamit. Ang pagtaas ng dami ng mga pestisidyo, pataba at iba pang kemikal na ginagamit ay isang katangian ng modernong agrikultura at kagubatan. Ito ang layuning dahilan para sa patuloy na pagtaas ng panganib ng kemikal sa kapaligiran, na nagkukubli sa mismong kalikasan ng aktibidad ng tao.

Ilang dekada na ang nakalilipas, ang mga basura sa paggawa ng kemikal ay itinapon lamang sa kapaligiran, at ang mga pestisidyo at pataba ay halos hindi makontrol, batay sa utilitarian na pagsasaalang-alang, sa malawak na mga teritoryo. Kasabay nito, pinaniniwalaan na ang mga gas na sangkap ay dapat na mabilis na mawala sa kapaligiran, ang mga likido ay dapat na bahagyang matunaw sa tubig at madala mula sa mga lugar ng paglabas. At kahit na ang mga solidong produkto ay higit na naipon sa mga rehiyon, ang potensyal na panganib ng mga pang-industriyang emisyon ay itinuturing na mababa. Ang paggamit ng mga pestisidyo at pataba ay nagbigay ng epekto sa ekonomiya nang maraming beses na mas malaki kaysa sa pinsalang dulot ng mga nakakalason sa kalikasan.

Gayunpaman, noong 1962, lumitaw ang aklat ni Rachel Carson na Silent Spring, kung saan inilalarawan ng may-akda ang mga kaso ng malawakang pagkamatay ng mga ibon at isda mula sa hindi makontrol na paggamit ng mga pestisidyo. Napagpasyahan ni Carson na ang naobserbahang epekto ng mga pollutant sa wildlife ay naglalarawan din ng paparating na sakuna para sa mga tao. Nakuha ng librong ito ang atensyon ng lahat. Ang mga lipunan para sa pangangalaga ng kapaligiran, ang mga batas ng pamahalaan na kumokontrol sa pagpapalabas ng mga xenobiotics ay lumitaw. Ang aklat na ito, sa katunayan, ay nagsimula sa pagbuo ng isang bagong sangay ng agham - toxicology.

Ang Ecotoxicology ay pinili bilang isang independiyenteng agham ni Rene Trout, na sa unang pagkakataon, noong 1969, ay nag-ugnay sa dalawang ganap na magkakaibang mga paksa: ekolohiya (ayon kay Krebs, ang agham ng mga relasyon na tumutukoy sa pamamahagi at tirahan ng mga nabubuhay na nilalang) at toxicology . Sa katunayan, kabilang sa larangan ng kaalaman na ito, bilang karagdagan sa mga ipinahiwatig, ang mga elemento ng iba pang mga natural na agham, tulad ng kimika, biochemistry, pisyolohiya, genetika ng populasyon, atbp.

Habang umuunlad ang pag-unlad, ang mismong konsepto ng Uecotoxicology ay sumailalim sa isang tiyak na ebolusyon. Noong 1978, itinuring ni Butler ang ecotoxicology bilang isang agham na nag-aaral ng mga nakakalason na epekto ng mga ahente ng kemikal sa mga buhay na organismo, lalo na sa antas ng mga populasyon at komunidad, sa loob ng ilang partikular na ecosystem. Tinukoy ito ni Levine et al noong 1989 bilang agham ng paghula sa mga epekto ng mga kemikal sa mga ekosistema. Noong 1994, ibinigay ni W. at T. Forbes ang sumusunod na kahulugan ng ecotoxicology: Isang larangan ng kaalaman na nagbubuod sa kapaligiran at nakakalason na epekto ng mga kemikal na pollutant sa mga populasyon, komunidad at ecosystem, na sinusubaybayan ang kapalaran (transportasyon, pagbabago at pag-alis) ng mga naturang pollutant. sa kapaligiran.

Kaya, ang ecotoxicology, ayon sa mga may-akda, ay pinag-aaralan ang pagbuo ng mga masamang epekto na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa ilalim ng pagkilos ng mga pollutant sa isang malawak na iba't ibang uri ng mga nabubuhay na organismo (mula sa mga mikroorganismo hanggang sa mga tao), bilang isang panuntunan, sa antas ng mga populasyon o ang ecosystem sa kabuuan, gayundin ang kapalaran ng isang kemikal sa system.biogeocenosis.

Nang maglaon, sa loob ng balangkas ng ecotoxicology, nagsimula silang mag-isa, bilang isang independiyenteng direksyon, ang isa sa mga seksyon nito, na tinatawag na Utoxicology ng kapaligiran (environmental toxicology).

Nagkaroon ng posibilidad na gamitin ang terminong Uecotoxicology para lamang tumukoy sa katawan ng kaalaman tungkol sa mga epekto ng mga kemikal sa ecosystem, hindi kasama ang mga tao. Kaya, ayon kay Walker et al.(1996), ang ecotoxicology ay ang pag-aaral ng mga mapaminsalang epekto ng mga kemikal sa ecosystem. Ang pag-alis ng mga bagay ng tao mula sa bilog ng mga bagay na isinasaalang-alang ng ecotoxicology, tinutukoy ng kahulugang ito ang pagkakaiba sa pagitan ng ecotoxicology at environmental toxicology, tinutukoy ang paksa ng pag-aaral ng huli. Ang terminong Environmental Utoxicology ay iminungkahi na gamitin lamang para sa mga pag-aaral ng mga direktang epekto ng Environmental Pollutants sa mga tao.

Sa proseso ng pag-aaral ng mga epekto ng mga kemikal na naroroon sa kapaligiran sa mga tao at mga pamayanan ng tao, ang toxicology sa kapaligiran ay gumagana sa mga naitatag na kategorya at konsepto ng klasikal na toxicology at, bilang panuntunan, inilalapat ang tradisyonal na eksperimentong, klinikal, epidemiological na pamamaraan. Ang layunin ng pananaliksik ay ang mga mekanismo, dinamika ng pag-unlad, mga pagpapakita ng masamang epekto ng mga nakakalason at ang kanilang mga produkto ng pagbabago sa kapaligiran sa mga tao.

Ang pagbabahagi ng diskarteng ito sa pangkalahatan at positibong sinusuri ang praktikal na kahalagahan nito, gayunpaman, dapat tandaan na ang mga pagkakaiba sa metodolohikal sa pagitan ng ecotoxicology at environmental toxicology ay ganap na nabubura kapag ang mananaliksik ay may tungkulin sa pagtatasa ng mga hindi direktang epekto ng mga pollutant sa populasyon ng tao (halimbawa, dahil sa nakakalason na pagbabago ng biota), o, sa kabaligtaran, upang malaman ang mga mekanismo ng pagkilos ng mga kemikal sa kapaligiran sa mga kinatawan ng isang partikular na species ng mga nabubuhay na nilalang. Sa pagsasaalang-alang na ito, mula sa isang teoretikal na pananaw, ang Utoxicology ng kapaligiran, bilang isang agham, ay isang partikular na problema lamang ng Uecotoxicology, habang ang pamamaraan, konseptwal na kagamitan at istraktura ng mga agham ay pareho.

1. Xenobiotic profile ng kapaligiran

Mula sa pananaw ng isang toxicologist, ang abiotic at biotic na mga elemento ng tinatawag nating kapaligiran ay lahat kumplikado, kung minsan ay nakaayos sa isang espesyal na paraan, pinagsama-sama, pinaghalong hindi mabilang na mga molekula.

Para sa ecotoxicology, ang mga molekula lamang na may bioavailability ay interesado, i.e. nagagawang makipag-ugnayan sa non-mechanically sa mga buhay na organismo. Bilang isang patakaran, ang mga ito ay mga compound na nasa isang gas o likido na estado, sa anyo ng mga may tubig na solusyon, na na-adsorbed sa mga particle ng lupa at iba't ibang mga ibabaw, mga solido, ngunit sa anyo ng pinong alikabok (laki ng butil na mas mababa sa 50 microns), at panghuli mga sangkap na pumapasok sa katawan kasama ng pagkain.

Ang ilan sa mga bioavailable na compound ay ginagamit ng mga organismo, na nakikilahok sa mga proseso ng kanilang plastic at pagpapalitan ng enerhiya sa kapaligiran, i.e. kumilos bilang isang mapagkukunan para sa kapaligiran. Ang iba, na pumapasok sa organismo ng mga hayop at halaman, ay hindi ginagamit bilang mga mapagkukunan ng enerhiya o plastik na materyal, ngunit, kumikilos sa sapat na mga dosis at konsentrasyon, ay nagagawang makabuluhang baguhin ang kurso ng mga normal na proseso ng physiological. Ang mga naturang compound ay tinatawag na alien o xenobiotics (banyaga sa buhay).

Ang kabuuan ng mga dayuhang sangkap na nakapaloob sa kapaligiran (tubig, lupa, hangin at mga buhay na organismo) sa isang anyo (pinagsama-samang estado) na nagpapahintulot sa kanila na pumasok sa kemikal at physico-kemikal na pakikipag-ugnayan sa mga biological na bagay ng ecosystem ay bumubuo ng xenobiotic profile ng biogeocenosis . Ang profile ng xenobiotic ay dapat isaalang-alang bilang isa sa pinakamahalagang salik sa kapaligiran (kasama ang temperatura, pag-iilaw, halumigmig, mga kondisyon ng tropiko, atbp.), na maaaring ilarawan ng mga katangian ng husay at dami.

Ang isang mahalagang elemento ng profile ng xenobiotic ay ang mga dayuhang sangkap na nakapaloob sa mga organo at tisyu ng mga nabubuhay na nilalang, dahil lahat ng mga ito ay maaga o huli na natupok ng iba pang mga organismo (ibig sabihin, mayroon silang bioavailability). Sa kabaligtaran, ang mga kemikal na naayos sa solid, di-nakakalat sa hangin at hindi matutunaw sa mga bagay sa tubig (mga bato, solidong produktong pang-industriya, salamin, plastik, atbp.) ay walang bioavailability. Maaari silang ituring na mga mapagkukunan ng pagbuo ng profile ng xenobiotic.

Ang mga profile ng Xenobiotic ng kapaligiran, na nabuo sa kurso ng mga proseso ng ebolusyon na naganap sa planeta sa milyun-milyong taon, ay maaaring tawaging natural na mga profile ng xenobiotic. Magkaiba sila sa iba't ibang rehiyon ng Earth. Ang mga biocenoses na umiiral sa mga rehiyong ito (biotopes) ay bahagyang inangkop sa kaukulang mga natural na xenobiotic na profile.

Iba't ibang natural na banggaan, at sa mga nakaraang taon, aktibidad ng ekonomiya ng tao, kung minsan ay makabuluhang nagbabago sa natural na xenobiotic profile ng maraming rehiyon (lalo na sa mga urbanisado). Ang mga kemikal na sangkap na naiipon sa kapaligiran sa hindi pangkaraniwang dami at nagdudulot ng mga pagbabago sa natural na xenobiotic profile ay nagsisilbing ecopollutants (pollutants). Ang pagbabago sa xenobiotic profile ay maaaring magresulta mula sa labis na akumulasyon ng isa o maraming ecopollutants sa kapaligiran.

Ito ay hindi palaging humahantong sa masasamang kahihinatnan para sa wildlife at populasyon. Tanging isang ecopollutant na naipon sa kapaligiran sa isang sapat na halaga upang simulan ang isang nakakalason na proseso sa isang biocenosis (sa anumang antas ng organisasyon ng mga buhay na bagay) ang maaaring italaga bilang isang ecotoxicant.

Ang isa sa pinakamahirap na praktikal na gawain ng ecotoxicology ay upang matukoy ang dami ng mga parameter kung saan ang isang ecopollutant ay binago sa isang ecotoxicant. Kapag nilutas ito, kinakailangang isaalang-alang na sa totoong mga kondisyon, ang buong xenobiotic profile ng kapaligiran ay kumikilos sa biocenosis, habang binabago ang biological na aktibidad ng isang indibidwal na pollutant. Samakatuwid, sa iba't ibang mga rehiyon (iba't ibang xenobiotic profile, iba't ibang biocenoses), ang mga quantitative parameter ng pagbabago ng isang pollutant sa isang ecotoxicant ay mahigpit na nagsasalita ng iba't ibang.

2. Ecotoxicokinetics

Ecotoxicokinetics - isang seksyon ng ecotoxicology na isinasaalang-alang ang kapalaran ng mga xenobiotics (ecopollutants) sa kapaligiran: ang mga pinagmumulan ng kanilang hitsura; pamamahagi sa abiotic at biotic na mga elemento ng kapaligiran; pagbabagong-anyo ng xenobiotic sa kapaligiran; pag-aalis mula sa kapaligiran.

2.1. Pagbuo ng xenobiotic profile. Pinagmumulan ng mga pollutant na pumapasok sa kapaligiran

Ang mga likas na pinagmumulan ng bioavailable xenobiotics, ayon sa WHO (1992), ay kinabibilangan ng: windblown dust particle, sea salt aerosol, aktibidad ng bulkan, sunog sa kagubatan, biogenic particle, biogenic volatiles. Ang isa pang pinagmumulan ng xenobiotics sa kapaligiran, ang kahalagahan nito ay patuloy na tumataas, ay ang aktibidad ng tao.

Ang pinakamahalagang elemento ng ecotoxicological characterization ng mga pollutant ay ang pagkakakilanlan ng kanilang mga pinagmumulan. Ang paglutas ng problemang ito ay malayo sa madali, dahil kung minsan ang sangkap ay pumapasok sa kapaligiran sa hindi gaanong dami, kung minsan sa anyo ng mga impurities sa ganap na hindi nakakapinsalang mga sangkap. Sa wakas, ang pagbuo ng isang ecopollutant sa kapaligiran ay posible bilang isang resulta ng abiotic o biotic na pagbabago ng iba pang mga sangkap.

2.2. pagpupursige

Maraming abiotic (nagaganap nang walang partisipasyon ng mga nabubuhay na organismo) at biotic (na nagaganap sa pakikilahok ng mga nabubuhay na organismo) na mga proseso sa kapaligiran ay naglalayong alisin (pag-alis) ng mga ecopollutants. Maraming xenobiotics, minsan sa hangin, lupa, tubig, ay nagdudulot ng kaunting pinsala sa mga ecosystem, dahil ang kanilang oras ng pagkakalantad ay bale-wala. Ang mga sangkap na lumalaban sa mga proseso ng pagkasira at, bilang isang resulta, nananatili sa kapaligiran sa loob ng mahabang panahon, bilang panuntunan, ay potensyal na mapanganib na mga ecotoxicant.

Ang patuloy na paglabas ng mga patuloy na pollutant sa kapaligiran ay humahantong sa kanilang akumulasyon at pagbabago sa mga ecotoxicant para sa pinaka-mahina (sensitibo) na bahagi ng biosystem. Matapos ang paglabas ng isang patuloy na nakakalason ay tumigil, nananatili ito sa kapaligiran sa loob ng mahabang panahon. Kaya, sa tubig ng Lake Ontario noong 1990s, natukoy ang mataas na konsentrasyon ng pesticides mirex, ang paggamit nito ay hindi na ipinagpatuloy noong huling bahagi ng 1970s. Sa mga katawan ng tubig ng US Air Force test site sa Florida, kung saan ang Agent Orange ay na-spray para sa mga layunin ng pananaliksik noong 1962 - 1964, 10 taon mamaya ang putik ay naglalaman ng 10 - 35 ng / kg TCDD (sa pamantayan, ayon sa mga pamantayan ng US - 0.1 pkg / kg, Russia - 10 pkg/kg).

Ang mga sangkap na nananatili sa loob ng mahabang panahon sa kapaligiran ay kinabibilangan ng mga mabibigat na metal (lead, copper, zinc, nickel, cadmium, cobalt, antimony, mercury, arsenic, chromium), polycyclic polyhalogenated hydrocarbons (polychlorinated dibenzodioxins at dibenzofurans, polychlorinated biphenyls, atbp. . ), ilang organochlorine pesticides (DDT, hexachloran, aldrin, lindane, atbp.) at marami pang ibang substance.

2.3. Pagbabago

Ang karamihan sa mga sangkap ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago sa kapaligiran. Ang kalikasan at bilis ng mga pagbabagong ito ay tumutukoy sa kanilang tibay.

2.3.1. Pagbabagong abiotic

Ang isang malaking bilang ng mga proseso ay nakakaimpluwensya sa pagtitiyaga ng isang sangkap sa kapaligiran. Ang mga pangunahing ay photolysis (pagkasira sa ilalim ng impluwensya ng liwanag), hydrolysis, oksihenasyon.

Photolysis. Ang liwanag, lalo na ang mga sinag ng ultraviolet, ay may kakayahang masira ang mga bono ng kemikal at sa gayo'y nagiging sanhi ng pagkasira ng mga kemikal. Ang photolysis ay nangyayari pangunahin sa atmospera at sa ibabaw ng lupa at tubig. Ang rate ng photolysis ay depende sa intensity ng liwanag at ang kakayahan ng substance na sumipsip nito. Ang mga unsaturated aromatic compound, tulad ng polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), ay ang pinakasensitibo sa photolysis, dahil aktibong sumisipsip ng liwanag na enerhiya. Pinapabilis ng liwanag ang iba pang mga proseso ng pagkasira ng mga sangkap: hydrolysis at oksihenasyon. Sa turn, ang pagkakaroon ng mga photooxidant sa media, tulad ng ozone, nitrogen oxides, formaldehyde, acrolein, organic peroxides, ay makabuluhang nagpapabilis sa proseso ng photolysis ng iba pang mga pollutant (ipinapakita para sa mga PAH).

Hydrolysis. Ang tubig, lalo na kapag pinainit, ay mabilis na sumisira sa maraming mga sangkap. Ang mga bono ng eter, halimbawa, sa mga molekula ng mga compound ng organophosphorus, ay lubos na sensitibo sa pagkilos ng tubig, na tumutukoy sa katamtamang katatagan ng mga compound na ito sa kapaligiran. Ang rate ng hydrolysis ay lubos na nakasalalay sa pH. Bilang resulta ng pagbabago ng mga kemikal sa kapaligiran, nabuo ang mga bagong sangkap. Gayunpaman, ang kanilang toxicity ay maaaring minsan ay mas mataas kaysa sa ahente ng magulang.

Biotic na pagbabago

Ang abiotic na pagkasira ng mga kemikal ay kadalasang nagpapatuloy sa mabagal na bilis. Ang mga Xenobiotics ay mas mabilis na bumababa sa partisipasyon ng biota, lalo na ang mga microorganism (pangunahin ang bacteria at fungi), na gumagamit ng mga ito bilang nutrients. Ang proseso ng biotic na pagkasira ay nangyayari sa pakikilahok ng mga enzyme. Ang mga biotransformations ng mga sangkap ay batay sa mga proseso ng oksihenasyon, hydrolysis, dehalogenation, paghahati ng mga cyclic na istruktura ng molekula, pag-aalis ng mga alkyl radical (dealkylation), atbp. Ang pagkasira ng isang tambalan ay maaaring magtapos sa ganap na pagkasira nito, i.e. mineralization (pagbuo ng tubig, carbon dioxide, iba pang mga simpleng compound). Gayunpaman, posible na bumuo ng mga intermediate na produkto ng biotransformation ng mga sangkap na kung minsan ay may mas mataas na toxicity kaysa sa orihinal na ahente. Kaya, ang conversion ng inorganic mercury compounds sa pamamagitan ng phytoplankton ay maaaring humantong sa pagbuo ng mas nakakalason na organomercury compound, sa partikular, methylmercury. Ang isang katulad na kababalaghan ay naganap sa Japan sa baybayin ng Minamato Bay noong 1950s at 1960s. Ang mercury na pumasok sa tubig ng look kasama ang mga effluents ng halaman para sa produksyon ng nitrogen compounds ay binago ng biota sa methylmercury. Ang huli ay puro sa mga tisyu ng mga marine organism at isda, na nagsilbing pagkain para sa lokal na populasyon. Bilang resulta, ang mga taong kumakain ng isda ay nakabuo ng isang sakit na nailalarawan sa pamamagitan ng isang komplikadong neurological symptom complex, at ang mga malformation ay nabanggit sa mga bagong silang na bata. Sa kabuuan, 292 na kaso ng Minamato disease ang naitala, 62 dito ay nauwi sa kamatayan.

2.4. Mga proseso ng pag-aalis na hindi nauugnay sa pagkasira

Ang ilang mga prosesong nagaganap sa kapaligiran ay nag-aambag sa pag-aalis ng xenobiotics mula sa rehiyon, pagbabago ng kanilang pamamahagi sa mga bahagi ng kapaligiran. Ang isang pollutant na may mataas na halaga ng presyon ng singaw ay madaling mag-evaporate mula sa tubig at lupa, at pagkatapos ay lumipat sa ibang mga rehiyon na may air current. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumasailalim sa ubiquity ng medyo pabagu-bago ng mga organochlorine insecticides tulad ng lindane at hexachlorobenzene.

Ang paggalaw ng mga particle ng toxicants o lupa kung saan ang mga substance ay na-adsorbed ng hangin at atmospheric currents ay isa ring mahalagang paraan ng muling pamamahagi ng mga pollutant sa kapaligiran. Kaugnay nito, ang halimbawa ng polycyclic aromatic hydrocarbons (benzpyrenes, dibenzpyrenes, benzanthracenes, dibenzanthracenes, atbp.) ay tipikal. Ang Benzpyrene at mga kaugnay na compound ng parehong natural (pangunahin na bulkan) at anthropogenic na pinagmulan (paglabas mula sa metalurhiko, mga industriya ng pagdadalisay ng langis, mga thermal power plant, atbp.) ay aktibong kasama sa biospheric cycle ng mga sangkap, na lumilipat mula sa isang kapaligiran patungo sa isa pa. Sa kasong ito, bilang panuntunan, nauugnay sila sa mga solidong particle ng alikabok sa atmospera. Ang pinong alikabok (1-10 microns) ay nananatili sa hangin sa loob ng mahabang panahon, ang mas malalaking mga particle ng alikabok sa halip ay mabilis na tumira sa lupa at sa tubig sa lugar ng pagbuo. Ang mga abo mula sa mga pagsabog ng bulkan ay naglalaman ng malaking halaga ng mga sangkap na ito. Sa kasong ito, mas mataas ang emisyon, mas malaki ang distansya na nakakalat ang mga pollutant.

Ang pagsipsip ng mga sangkap sa mga nasuspinde na particle sa tubig, na sinusundan ng sedimentation, ay humahantong sa kanilang pag-aalis mula sa haligi ng tubig, ngunit ang akumulasyon sa ilalim ng mga sediment. Ang pag-ulan ay kapansin-pansing binabawasan ang bioavailability ng contaminant.

Ang muling pamamahagi ng mga sangkap na nalulusaw sa tubig ay pinadali ng pag-ulan at paggalaw ng tubig sa lupa. Halimbawa, ang herbicide atrazine, na ginamit upang protektahan ang mga broadleaf na halaman sa agrikultura at mga parke ng US, ay nasa lahat ng dako sa ibabaw ng tubig doon. Ayon sa ilang ulat, hanggang 92% ng mga na-survey na anyong tubig sa Estados Unidos ay naglalaman ng pestisidyong ito. Dahil ang sangkap ay medyo matatag at madaling natutunaw sa tubig, lumilipat ito sa tubig sa lupa at nag-iipon doon.

2.5. Bioaccumulation

Kung ang pollutant sa kapaligiran ay hindi makapasok sa katawan, kadalasan ay hindi ito nagdudulot ng malaking panganib dito. Gayunpaman, sa sandaling nasa panloob na kapaligiran, maraming xenobiotics ang maaaring maipon sa mga tisyu (tingnan ang seksyong UToxycokinetics). Ang proseso kung saan ang mga organismo ay nag-iipon ng mga nakakalason sa pamamagitan ng pag-alis sa kanila mula sa abiotic phase (tubig, lupa, hangin) at mula sa pagkain (trophic transfer) ay tinatawag na bioaccumulation. Ang bioaccumulation ay nagreresulta sa masasamang kahihinatnan para sa mismong organismo (na umaabot sa isang nakakapinsalang konsentrasyon sa mga kritikal na tisyu) at para sa mga organismo na gumagamit ng biological species na ito bilang pagkain.

Ang kapaligiran ng tubig ay nagbibigay ng pinakamahusay na mga kondisyon para sa bioaccumulation ng mga compound. Libu-libo ng mga nabubuhay na organismo ang naninirahan dito, sinasala at dumadaan sa kanilang sarili ang isang malaking halaga ng tubig, habang kumukuha ng mga nakakalason na may kakayahang pagsamahin. Ang mga hydrobionts ay nag-iipon ng mga sangkap sa mga konsentrasyon kung minsan ay libu-libong beses na mas malaki kaysa sa mga nilalaman ng tubig.

Mga salik na nakakaapekto sa bioaccumulation

Ang hilig ng mga ecotoxicant sa bioaccumulate ay depende sa ilang salik. Ang una ay ang pagtitiyaga ng xenobiotic sa kapaligiran. Ang antas ng akumulasyon ng isang sangkap sa katawan sa huli ay tinutukoy ng nilalaman nito sa kapaligiran. Ang mga sangkap na mabilis na naalis sa pangkalahatan ay hindi naiipon nang maayos sa katawan. Ang pagbubukod ay ang mga kondisyon kung saan ang pollutant ay patuloy na ipinapasok sa kapaligiran (mga rehiyon na malapit sa mga industriya, atbp.).

Kaya, ang hydrocyanic acid, kahit na isang nakakalason na tambalan, dahil sa mataas na pagkasumpungin nito, ay hindi, ayon sa maraming eksperto, isang potensyal na mapanganib na eco-pollutant. Totoo, sa ngayon ay hindi pa posible na ganap na ibukod na ang ilang mga uri ng sakit, mga karamdaman sa pagbubuntis sa mga kababaihan na naninirahan malapit sa mga negosyo sa pagmimina ng ginto, kung saan ginagamit ang cyanide sa maraming dami, ay hindi nauugnay sa talamak na epekto ng sangkap.

Matapos makapasok ang mga sangkap sa katawan, ang kanilang kapalaran ay tinutukoy ng mga toxicokinetic na proseso (tingnan ang nauugnay na seksyon). Ang mga nalulusaw sa taba (lipophilic) na mga sangkap na dahan-dahang nag-metabolize sa katawan ay may pinakamalaking kakayahang mag-bioaccumulate. Ang adipose tissue, bilang panuntunan, ay ang pangunahing lugar ng pangmatagalang pagtitiwalag ng xenobiotics. Kaya, maraming taon pagkatapos ng pagkakalantad, ang mataas na antas ng TCDD ay natagpuan sa biopsy specimens ng adipose tissue at plasma ng dugo ng mga beterano ng US Army na lumahok sa Vietnam War. Gayunpaman, maraming mga lipophilic na sangkap ang madaling ma-sorption sa mga ibabaw ng iba't ibang mga particle na idineposito mula sa tubig at hangin, na binabawasan ang kanilang bioavailability. Halimbawa, ang pagsipsip ng benzpyrene ng humic acid ay binabawasan ang kakayahan ng nakakalason na mag-bioaccumulate sa mga tisyu ng isda sa pamamagitan ng isang kadahilanan na tatlo. Ang mga isda mula sa mga anyong tubig na may mababang nilalaman ng mga nasuspinde na particle sa tubig ay nag-iipon ng mas maraming DDT kaysa sa mga isda mula sa mga eutrophic na anyong tubig na may mataas na nilalaman ng nasuspinde na bagay.

Ang mga sangkap na na-metabolize sa katawan ay naiipon sa mas maliit na dami kaysa sa inaasahan ng isa batay sa kanilang mga katangiang physicochemical. Ang mga pagkakaiba-iba ng mga interspecies sa mga halaga ng mga kadahilanan ng bioaccumulation ng xenobiotics ay higit na tinutukoy ng mga katangian ng species ng kanilang metabolismo.

Kahalagahan ng bioaccumulation

Ang bioaccumulation ay maaaring sumailalim hindi lamang sa talamak, kundi pati na rin sa pagkaantala ng talamak na nakakalason na epekto. Kaya, ang mabilis na pagkawala ng taba, kung saan ang isang malaking halaga ng isang sangkap ay naipon, ay humahantong sa paglabas ng isang nakakalason sa dugo. Ang pagpapakilos ng adipose tissue sa mga hayop ay madalas na napapansin sa panahon ng pag-aanak. Sa ecologically unfavorable regions, ito ay maaaring sinamahan ng malawakang pagkamatay ng mga hayop kapag sila ay nagbibinata. Ang mga paulit-ulit na pollutant ay maaari ding mailipat sa mga supling, sa mga ibon at isda - kasama ang mga nilalaman ng yolk sac, sa mga mammal - na may gatas ng isang ina na nagpapasuso. Sa kasong ito, posible ang pagbuo ng mga epekto sa mga supling na hindi ipinakita sa mga magulang.

2.6. Biomagnification

Ang mga kemikal ay maaaring lumipat sa mga kadena ng pagkain mula sa mga biktimang organismo hanggang sa mga organismo ng mamimili. Para sa mataas na lipophilic na sangkap, ang paggalaw na ito ay maaaring sinamahan ng pagtaas sa konsentrasyon ng nakakalason sa mga tisyu ng bawat kasunod na organismo - isang link sa food chain. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na biomagnification. Kaya, ginamit ang DDT para pumatay ng mga lamok sa isa sa mga lawa ng California. Pagkatapos ng paggamot, ang nilalaman ng pestisidyo sa tubig ay 0.02 bahagi bawat milyon (ppm). Pagkaraan ng ilang oras, ang DDT ay natukoy sa isang konsentrasyon ng 10 ppm sa plankton, 900 ppm sa mga tisyu ng planktivorous na isda, 2700 ppm sa mandaragit na isda, at 21000 ppm sa mga ibon na kumakain ng isda. Iyon ay, ang nilalaman ng DDT sa mga tisyu ng mga ibon na hindi direktang nalantad sa pestisidyo ay 1,000,000 beses na mas mataas kaysa sa tubig at 20 beses na mas mataas kaysa sa katawan ng isda - ang unang link sa food chain.

Ang aklat ni Rachel Carson, Silent Spring, na binanggit kanina, ay nagbibigay ng gayong halimbawa. Ang mga puno ay ginagamot ng DDT upang makontrol ang elm sapwood vector, Scolytes multistriatus, na umaatake sa Dutch disease F. Ang bahagi ng pestisidyo ay nakapasok sa lupa, kung saan ito ay hinihigop ng mga earthworm at naipon sa mga tisyu. Ang mga migratory thrush na pangunahing kumakain ng mga earthworm ay nagkaroon ng pagkalason sa pestisidyo. Ang ilan sa kanila ay namatay, habang ang iba ay nagkaroon ng disrupted reproductive function - naglatag sila ng mga sterile na itlog. Bilang resulta, ang pagkontrol sa sakit sa puno ay humantong sa malapit na pagkalipol ng mga migratory thrush sa ilang bahagi ng Estados Unidos.

3. Ecotoxicodynamics

3.1. Pangkalahatang konsepto

Ang Ecotoxicodynamics ay isang seksyon ng ecotoxicology na isinasaalang-alang ang mga partikular na mekanismo ng pag-unlad at mga anyo ng nakakalason na proseso na dulot ng pagkilos ng mga ecotoxicant sa biocenosis at / o mga indibidwal na species na bumubuo dito.

Ang mga mekanismo kung saan ang mga sangkap ay maaaring magdulot ng masamang epekto sa biogeocenoses ay marami at malamang na kakaiba sa bawat kaso. Gayunpaman, ang mga ito ay nauuri. Kaya, posibleng iisa ang direkta, hindi direkta at magkahalong epekto ng mga ecotoxicant.

Ang direktang pagkilos ay isang direktang pinsala sa mga organismo ng isang partikular na populasyon o ilang populasyon (biocenosis) sa pamamagitan ng isang ecotoxicant o kumbinasyon ng mga ecotoxicant ng isang partikular na profile ng xenobiotic na kapaligiran. Ang isang halimbawa ng mga sangkap na may katulad na mekanismo ng pagkilos sa mga tao ay cadmium. Ang metal na ito ay naipon sa katawan kahit na sa pinakamababang nilalaman nito sa kapaligiran at, sa pag-abot sa isang kritikal na konsentrasyon, nagpasimula ng isang nakakalason na proseso na ipinakita sa pamamagitan ng pinsala sa respiratory system, bato, immunosuppression at carcinogenesis.

Hindi direkta - ito ang pagkilos ng xenobiotic profile ng kapaligiran sa biotic o abiotic na mga elemento ng tirahan ng populasyon, bilang isang resulta kung saan ang mga kondisyon at mapagkukunan ng kapaligiran ay tumigil na maging pinakamainam para sa pagkakaroon nito.

Maraming mga nakakalason ang nakakapagbigay ng direkta at hindi direktang, i.e. halo-halong aksyon. Ang isang halimbawa ng mga sangkap na may halo-halong mekanismo ng ecotoxic action ay, sa partikular, herbicides 2,4,5-T at 2,4-D, na naglalaman ng isang maliit na halaga ng 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin ( TCDD) bilang isang karumihan. Ang malawakang paggamit ng mga sangkap na ito ng hukbong Amerikano sa Vietnam ay nagdulot ng malaking pinsala sa mga flora at fauna ng bansa at direkta sa kalusugan ng tao.

3.2. Ecotoxicity

Ang Ecotoxicity ay ang kakayahan ng isang ibinigay na xenobiotic na profile sa kapaligiran na magdulot ng masamang epekto sa kaukulang biocenosis. Sa mga kasong iyon kapag ang paglabag sa natural na profile ng xenobiotic ay nauugnay sa labis na akumulasyon ng isang pollutant lamang sa kapaligiran, maaari nating sabihin na may kondisyon ang tungkol sa ecotoxicity ng sangkap na ito lamang.

Alinsunod sa ideya ng mga antas ng organisasyon ng mga biological system sa ekolohiya, kaugalian na makilala ang tatlong mga seksyon (G.V. Stadnitsky, A.I. Rodionov, 1996):

Autecology - paglalarawan ng mga epekto sa ekolohiya sa antas ng organismo;

Demecology - mga epekto sa ekolohiya sa antas ng populasyon;

Synecology - mga epekto sa antas ng biocenosis.

Kaugnay nito, at masamang epekto sa ecotoxic, ipinapayong isaalang-alang ang:

Sa antas ng katawan (autecotoxic) - sila ay ipinahayag sa pamamagitan ng isang pagbawas sa paglaban sa iba pang mga aktibong kadahilanan sa kapaligiran, isang pagbawas sa aktibidad, mga sakit, pagkamatay ng katawan, carcinogenesis, kapansanan sa pag-andar ng reproduktibo, atbp.

Sa antas ng populasyon (demotoxic) - ipinakita sa pamamagitan ng pagkamatay ng populasyon, isang pagtaas sa morbidity, dami ng namamatay, isang pagbawas sa rate ng kapanganakan, isang pagtaas sa bilang ng mga congenital developmental defects, isang paglabag sa mga demograpikong katangian (ang ratio ng mga edad , kasarian, atbp.), isang pagbabago sa average na pag-asa sa buhay, pagkasira ng kultura.

Sa antas ng biogeocenosis (synecotoxic) - sila ay ipinakita sa pamamagitan ng isang pagbabago sa spectrum ng populasyon ng cenosis, hanggang sa pagkawala ng mga indibidwal na species at ang hitsura ng mga bago na hindi katangian ng biocenosis na ito, isang paglabag sa mga interspecific na relasyon.

Sa kaso ng pagtatasa ng ecotoxicity ng isang sangkap lamang na may kaugnayan sa mga kinatawan ng isang species lamang ng mga nabubuhay na nilalang, ang mga katangian ng husay at dami na pinagtibay sa klasikal na toxicology (talamak, subacute, talamak na mga halaga ng toxicity, dosis at konsentrasyon na nagdudulot ng mutagenic, carcinogenic at iba pang uri ng mga epekto, atbp.). Gayunpaman, sa mas kumplikadong mga sistema, ang ecotoxicity ay hindi nasusukat sa pamamagitan ng mga numero (quantitatively), ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang bilang ng mga indicator na qualitative o semi-quantitative, sa pamamagitan ng mga konsepto ng HazardF o Uecological riskF.

Depende sa tagal ng pagkilos ng mga ecotoxicant sa ecosystem, masasabi ng isa ang talamak at talamak na ecotoxicity.

3.2.1. Talamak na ecotoxicity

Ang talamak na nakakalason na epekto ng mga sangkap sa biocenosis ay maaaring resulta ng mga aksidente at mga sakuna, na sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng isang medyo hindi matatag na nakakalason sa kapaligiran o ang hindi wastong paggamit ng mga kemikal.

Alam na ng kasaysayan ang mga ganitong pangyayari. Kaya, noong 1984, sa Bhopal (India), isang aksidente ang naganap sa planta ng American chemical company para sa paggawa ng mga pestisidyo na UUnion CarbideF. Bilang isang resulta, isang malaking halaga ng pulmonotropic substance na methyl isocyanate ang nakapasok sa kapaligiran. Bilang isang pabagu-bago ng isip na likido, ang sangkap ay bumuo ng isang hindi matatag na pokus ng impeksiyon. Gayunpaman, halos 200 libong tao ang nalason, kung saan 3 libo ang namatay. Ang pangunahing sanhi ng kamatayan ay acute pulmonary edema.

Isa pang kilalang kaso ng talamak na toxic-ecological catastrophe ang naganap sa Iraq. Ang pamahalaan ng estadong ito ay bumili ng malaking kargamento ng butil bilang binhi. Ang butil ng binhi ay ginagamot ng methylmercury fungicide para sa pagkontrol ng peste. Gayunpaman, ang batch ng butil na ito ay hindi sinasadyang tumama sa merkado at ginamit para sa pagluluto ng tinapay. Bilang resulta ng ekolohikal na sakuna na ito, higit sa 6.5 libong tao ang nalason, kung saan humigit-kumulang 500 ang namatay.

Noong 2000, sa Romania, sa isa sa mga negosyo para sa pagkuha ng mga mahalagang metal, bilang resulta ng isang aksidente, ang hydrocyanic acid at mga produktong naglalaman ng cyanide ay tumagas. Napakaraming lason ang pumasok sa tubig ng Danube, na lumalason sa lahat ng nabubuhay na bagay sa daan-daang kilometro sa ibaba ng agos.

Ang pinakamalaking sakuna sa kapaligiran ay ang paggamit ng mga nakakalason na kemikal para sa mga layuning militar. Noong Unang Digmaang Pandaigdig, ang mga naglalabanang bansa ay gumamit ng humigit-kumulang 120 libong tonelada ng mga lason na sangkap sa mga larangan ng digmaan. Bilang resulta, higit sa 1.3 milyong tao ang nalason, na maaaring ituring na isa sa pinakamalaking sakuna sa kapaligiran sa kasaysayan ng sangkatauhan.

Ang matinding ecotoxic na epekto ay hindi palaging nagreresulta sa kamatayan o matinding sakit sa mga tao o iba pang nakalantad na species. Kaya, kabilang sa mga ahente na ginamit sa Unang Digmaang Pandaigdig, mayroon ding sulfur mustard. Ang sangkap na ito, bilang isang carcinogen, ay sanhi ng huling pagkamatay ng mga apektado ng neoplasms.

3.2.2. Talamak na ecotoxicity

Ang mga sub-lethal na epekto ay kadalasang nauugnay sa talamak na toxicity ng mga sangkap. Kadalasan ito ay nagpapahiwatig ng isang paglabag sa reproductive function, immune shifts, endocrine pathology, malformations, allergization, atbp. Gayunpaman, ang talamak na pagkakalantad sa isang nakakalason ay maaari ring humantong sa kamatayan sa mga indibidwal ng ilang mga species.

Ang mga pagpapakita ng pagkilos ng mga ecotoxicant sa mga tao ay maaaring maging lubhang magkakaibang at, sa ilang mga antas ng intensity ng pagkakalantad, ay medyo tiyak para sa kumikilos na kadahilanan.

Mga mekanismo ng ecotoxicity

Maraming mga halimbawa ng mga mekanismo ng pagkilos ng mga kemikal sa wildlife ay ibinigay sa modernong panitikan, na nagpapahintulot sa isa na masuri ang kanilang pagiging kumplikado at hindi inaasahan.

1. Direktang pagkilos ng mga nakakalason, na humahantong sa malawakang pagkamatay ng mga sensitibong species. Ang paggamit ng mabisang pestisidyo ay humahantong sa malawakang pagkamatay ng mga peste: mga insekto (insecticides) o mga damo (herbicides). Ang ecotoxic effect na ito ay bumubuo ng isang diskarte para sa paggamit ng mga kemikal. Gayunpaman, sa ilang mga kaso, may mga kasamang negatibong phenomena. Kaya sa Sweden, noong 50-60s. Ang methylmercury dicyanamide ay malawakang ginagamit para sa paggamot ng buto ng mga pananim na cereal. Ang konsentrasyon ng mercury sa butil ay higit sa 10 mg/kg. Ang pana-panahong pagtusok ng mga butil ng butil na ginagamot ng mga ibon ay humantong sa malawakang pagkamatay ng mga pheasants, kalapati, partridge at iba pang granivorous na ibon mula sa talamak na pagkalasing sa mercury pagkatapos ng ilang taon.

Kapag tinatasa ang sitwasyong ekolohikal, kinakailangang tandaan ang pangunahing batas ng toxicology: ang sensitivity ng iba't ibang uri ng mga nabubuhay na organismo sa mga kemikal ay palaging naiiba. Samakatuwid, ang hitsura ng isang pollutant sa kapaligiran, kahit na sa maliit na halaga, ay maaaring makapinsala sa mga kinatawan ng pinaka-sensitive species. Kaya, ang lead chloride ay pumapatay ng daphnia sa araw kung kailan ito ay nakapaloob sa tubig sa isang konsentrasyon na humigit-kumulang 0.01 mg / l, na maliit na panganib sa mga kinatawan ng iba pang mga species.

2. Direktang pagkilos ng xenobiotic, na humahantong sa pagbuo ng mga kondisyon ng allobiotic at mga espesyal na anyo ng nakakalason na proseso. Noong huling bahagi ng 1980s, humigit-kumulang 18,000 seal ang namatay bilang resulta ng mga impeksyon sa virus sa Baltic, North at Irish Seas. Ang isang mataas na nilalaman ng polychlorinated biphenyl (PCBs) ay natagpuan sa mga tisyu ng mga patay na hayop. Alam na ang mga PCB, tulad ng iba pang mga compound na naglalaman ng chlorine, tulad ng DDT, hexachlorobenzene, dieldrin, ay may immunosuppressive na epekto sa mga mammal. Ang kanilang akumulasyon sa katawan ay humantong sa pagbawas sa paglaban ng mga seal sa impeksyon. Kaya, nang hindi direktang nagiging sanhi ng pagkamatay ng mga hayop, ang pollutant ay makabuluhang nadagdagan ang kanilang sensitivity sa pagkilos ng iba pang hindi kanais-nais na mga kadahilanan sa kapaligiran.

Ang isang klasikong halimbawa ng form na ito ng ecotoxic action ay isang pagtaas sa bilang ng mga neoplasms, isang pagbawas sa mga pagkakataon sa reproductive sa mga populasyon ng mga taong naninirahan sa mga rehiyon na kontaminado ng ecotoxicants (mga teritoryo ng South Vietnam - dioxin).

3. Embryotoxic effect ng ecopollutants. Mahusay na itinatag na ang DDT, na naipon sa mga tisyu ng mga ibon tulad ng mallard, osprey, bald eagle, atbp., ay humahantong sa pagnipis ng balat ng itlog. Dahil dito, hindi mapisa at mamatay ang mga sisiw. Ito ay sinamahan ng pagbaba ng populasyon ng ibon.

Ang mga halimbawa ng mga nakakalason na epekto ng iba't ibang xenobiotics (kabilang ang mga gamot) sa mga embryo ng tao at mammal ay malawak na kilala (tingnan ang seksyong Uteratogenesis).

4. Direktang pagkilos ng pollutant na biotransformation na produkto na may hindi pangkaraniwang epekto. Ang mga obserbasyon sa field ng viviparous fish (cyprinids) sa Florida ay nagsiwalat ng mga populasyon na may malaking bilang ng mga babae na may malinaw na senyales ng pagkalalaki (kakaibang pag-uugali, pagbabago ng anal fin, atbp.). Ang mga populasyon na ito ay natagpuan sa isang ilog sa ibaba ng agos ng planta ng nut processing. Sa una, ang runoff ay naisip na naglalaman ng mga sangkap na panlalaki. Gayunpaman, ipinakita ng mga pag-aaral na walang ganoong mga sangkap sa mga emisyon: ang wastewater ay hindi naging sanhi ng masculinization. Dagdag pa, natagpuan na ang wastewater ay naglalaman ng phytosterone (nabuo sa panahon ng pagproseso ng mga hilaw na materyales), na, sa sandaling nasa tubig ng ilog, ay nalantad sa mga bakterya na naninirahan dito at naging androgen sa kanilang pakikilahok. Ang huli ay nagdulot din ng masamang epekto.

Ecotoxicometry

Pangkalahatang pamamaraan

Ang Ecotoxicometry ay isang sangay ng ecotoxicology, sa loob ng balangkas kung saan ang mga pamamaraang pamamaraan ay isinasaalang-alang na nagpapahintulot sa pagsusuri (prospectively o retrospectively) ang ecotoxicity ng xenobiotics.

Ang lahat ng uri ng classical quantitative toxicological studies ay ganap na ginagamit upang matukoy ang ecotoxicity ng xenobiotics (tingnan ang seksyong UToxicometry).

Ang talamak na toxicity ng ecopollutants ay natutukoy sa eksperimento sa ilang mga species na kinatawan ng iba't ibang antas ng trophic na organisasyon sa ecosystem (algae, halaman, invertebrates, isda, ibon, mammal). Inaatasan ng U.S. Environmental Protection Agency, kapag tinutukoy ang pamantayan para sa kalidad ng tubig na naglalaman ng isang tiyak na nakakalason, upang matukoy ang toxicity nito sa hindi bababa sa 8 iba't ibang uri ng freshwater at marine organism (16 na pagsubok).

Paulit-ulit na mga pagtatangka na ginawa upang ranggo ang mga species ng mga nabubuhay na nilalang ayon sa kanilang pagiging sensitibo sa xenobiotics. Gayunpaman, para sa iba't ibang mga nakakalason, ang ratio ng sensitivity ng mga nabubuhay na nilalang sa kanila ay iba. Bukod dito, ang paggamit sa ecotoxicology ng mga karaniwang species F ng mga kinatawan ng ilang mga antas ng ekolohikal na organisasyon, upang matukoy ang ecotoxicity ng xenobiotics, mula sa isang pang-agham na punto ng view, ay hindi tama, dahil ang sensitivity ng mga hayop, kahit na malapit na species, kung minsan ay nagkakaiba-iba. makabuluhang.

Kapag sinusuri ang ecotoxicity, dapat itong isaalang-alang na kahit na halos lahat ng mga sangkap ay maaaring magdulot ng talamak na nakakalason na epekto, ang talamak na toxicity ay hindi nakita para sa bawat compound. Ang isang hindi direktang halaga na nagpapahiwatig ng antas ng panganib ng isang sangkap sa panahon ng talamak na pagkilos nito ay ang ratio ng mga konsentrasyon na nagdudulot ng talamak (LC50) at talamak (nakakalason na threshold ng pagkilos) na mga epekto. Kung ang ratio na ito ay mas mababa sa 10, ang sangkap ay itinuturing na mababa ang talamak na panganib sa pagkakalantad.

Kapag sinusuri ang talamak na ecotoxicity ng isang sangkap, ang mga sumusunod na pangyayari ay dapat isaalang-alang:

1. Ang pagtukoy sa hazard quotient ay ang pinakaunang hakbang lamang sa pagtukoy ng ecotoxic potential ng isang substance. Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang mga threshold na konsentrasyon ng talamak na pagkilos ng mga nakakalason ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagtatasa sa dami ng namamatay, paglaki, at mga kakayahan sa reproduktibo ng grupo. Ang pag-aaral ng iba pang mga epekto ng talamak na pagkakalantad sa mga sangkap ay minsan ay maaaring humantong sa iba't ibang mga katangian ng numero.

2. Ang mga pag-aaral sa toxicity ay isinasagawa sa mga hayop na angkop para sa pagpapanatili sa ilalim ng mga kondisyon ng laboratoryo. Ang mga resulta na nakuha ay hindi maaaring ituring na ganap. Ang mga nakakalason ay maaaring magdulot ng malalang epekto sa ilang species at hindi sa iba.

3. Ang pakikipag-ugnayan ng isang nakakalason sa mga biotic at abiotic na elemento ng kapaligiran ay maaaring makabuluhang makaapekto sa toxicity nito sa mga natural na kondisyon (tingnan sa itaas). Gayunpaman, hindi ito napapailalim sa pag-aaral sa ilalim ng mga kondisyon

Mga seksyon ng toxicology

Toximetry - quantitative assessment ng toxicity, pagsukat ng ugnayan ng dosis-response.

Toxicodynamics - ang pag-aaral ng mga mekanismo na pinagbabatayan ng mga nakakalason na epekto ng iba't ibang mga kemikal, ang mga pattern ng pagbuo ng nakakalason na proseso, ang mga pagpapakita nito.

Toxicokinetics - pagpapaliwanag ng mga mekanismo ng pagtagos ng mga nakakalason sa katawan, mga pattern ng pamamahagi, metabolismo at paglabas.

Ang toxicity ay depende sa dosis at pagkakalantad. Gayundin mula sa mga isomer. Thione at thiol isomers ng FOS. Pagpapakilala ng mga toxophoric group.

Mga mekanismo ng toxicity

Mga paraan ng pagtagos ng mga pestisidyo sa katawan ng mga hayop at tao.

1. Pamamahagi

Paglipat sa bahagi ng tubig ng katawan (lymphatic at circulatory system). Ang mga sangkap na lipophilic ay pinalabas na mas mahirap kaysa sa mga hydrophilic.

Mga salik na nakakaapekto sa rate ng pamamahagi:

Ang bilis ng daloy ng dugo sa tissue

Timbang ng tela

Ang kakayahan ng isang sangkap na lumipat sa mga lamad

Ang affinity ng isang substance para sa tissue kumpara sa dugo.

1. Interaksyon sa eksena

2. Pagkagambala ng cell, pinsala

3. Kamatayan o pagpapanumbalik

Mga mekanismo na nagtataguyod ng paggalaw ng dugo sa lugar ng pagkilos:

Porosity ng mga capillary

Tukoy na transportasyon sa mga lamad

Ang akumulasyon sa mga organel ng cell

Nababaligtad na intracellular binding

Nakakahadlang sa paggalaw:

Plasma protein binding (CHOS) - albumin, beta-globulin, ceruloplasmin, alpha at beta lipoproteins, acidic alpha-glycoprotein.

Mga partikular na hadlang (hematoencephalic at placental).

Isang layer ng glial cells na sumasakop sa ibabaw ng mga capillary. Ang mga ito ay hugasan sa isang gilid ng dugo, sa kabilang banda - sa pamamagitan ng intercellular fluid.

Placental barrier - ilang layer ng mga cell sa pagitan ng intrafetal fluid at ng maternal circulatory system. Lipophilic - sa pamamagitan ng pagsasabog, ang central nervous system ay responsable para sa biotransformation.

Ang akumulasyon sa mga ekstrang tisyu (CHOS sa mga fat cell; lead - bone tissue).

Nagbubuklod sa isang hindi partikular na lugar ng pagkilos (FOS - butyrylcholinesterase)

I-export mula sa cell

Nagbubuklod sa pamamagitan ng mga organo, tisyu: ang atay at bato ay may mataas na kapasidad sa pagbubuklod. Adipose tissue: CHOS, pyrethroids. Tisiyu ng buto: fluoride, lead, strontium.

Mga nakakalason na epekto, pag-uuri ng toxicity

Epekto sa eksena:

Ang nakakalason ay maaaring makagambala sa paggana ng molekula o sirain ito:

Dysfunction - pagsugpo: pinipigilan ng pyrethroids ang pagsasara ng mga channel ng ion, hinaharangan ng benzimidazoles ang polymerization ng tubulin.

Paglabag sa mga pag-andar ng mga protina: reaksyon sa mga grupo ng thiol ng mga protina (phthalimides); pagkagambala sa mga function ng DNA mutagens, carcinogens.

Epekto sa eksena:

Pagkasira ng molekula:

Binabago ang molecule sa pamamagitan ng cross-linking at fragmentation: carbon disulfide at alkylating agents cross-link cytoskeletal proteins, DNA

Kusang pagkasira: ang mga libreng radikal ay nagpapasimula ng pagkasira ng lipid sa pamamagitan ng pag-scavenging ng hydrogen mula sa mga fatty acid

Talamak na Epekto:

Dermatotoxicity:

Ang ari-arian ng isang kemikal na makapinsala sa balat sa pamamagitan ng direktang kontak o resorptive action dahil sa pagtagos ng kemikal sa katawan na may pag-unlad ng mga sistematikong epekto.

Ang kemikal na dermatitis ay isang proseso na nabubuo bilang resulta ng lokal na pagkakalantad sa isang nakakalason at sinamahan ng isang nagpapasiklab na reaksyon.

Non-allergic contact - maaari itong maging irritating (cytotoxic effect) at cauterizing (pagkasira ng integumentary tissues). Nakakainis - mga organikong solvent, dithiocarbamate.

Allergic contact - pagkatapos ng medyo matagal na contact.

Ang Toxicoderma ay isang pathological na proseso sa balat, na nabuo bilang isang resulta ng resorptive action ng isang toxicant. Ang sakit ay chloracne.

Ang pulmonotoxicity ay pag-aari ng isang nakakalason na sanhi ng mga sakit sa paghinga.

Irritation - ammonia, chlorine, phosphine.

Cell necrosis - pneumonia, pulmonary edema (cadmium, FOS, sulfur dioxide, paraquat, dichloromethane, kerosene).

Fibrosis (pagbuo ng mga tisyu ng collagen) - silicosis, asbestosis.

Enphysema - cadmium oxide, nitrogen oxides, ozone.

Hematotoxicity - ang pag-aari ng isang nakakalason na nakakagambala sa paggana ng mga selula ng dugo, o ang cellular na komposisyon ng dugo.

Paglabag sa mga katangian ng hemoglobin, anemia, bone marrow aplasia.

Ang methemoglobin ay hemoglobin, na ang iron ay trivalent. Ang antas nito ay mas mababa sa 1%. Ang methemoglobinemia ay nabubuo sa ilalim ng pagkilos ng xenobiotics, na maaaring direktang nag-oxidize ng iron, na bahagi ng istraktura ng hemoglobin, o na-convert sa mga katulad na ahente sa katawan. Ang rate ng pagbuo ng methemoglobin ay lumampas sa rate ng pagbuo ng hemoglobin. Dinitrophenols, naphthylamines, atbp.

Ang Carboxyhemoglobinemia ay ang pagbuo ng kaukulang sangkap sa dugo sa ilalim ng impluwensya ng CO at metal carbonyls.

Ang hemolysis ay sinamahan ng:

1. Isang pagtaas sa nilalaman ng mga colloid-osmatic na katangian ng dugo dahil sa pagtaas ng nilalaman ng protina.

2. Pinabilis na pagkasira ng hemoglobin.

3. Kahirapan sa paghihiwalay ng oxyhemoglobin.

4. Nephrotoxic effect ng hemoglobin.

Mga sakit:

Ang bone marrow aplasia ay isang pagbawas sa bilang ng mga selula ng dugo.

thrombocytopenia at leukemia.

Neurotoxicity - ang kakayahan ng isang pestisidyo na makagambala sa pagkilos ng nervous system sa kabuuan. Mga lugar ng pagkilos: neuron, axon, myelin coating ng mga cell, transmission system ng nerve impulses.

Neuron - neuronopathy (kamatayan ng mga neuron). Mga sangkap: arsenic, azides, cyanides, ethanol, methanol, lead, mercury, methylmercury, methyl bromide, trimethyltin, FOS.

Axon - axonopathy. Acrylamide, carbon disulfide, chlordecane, dichlorophenoxyacetate, FOS, pyrethroids, hexane.

Ang myelinopathy ay pinsala sa myelin layer. Lead, trichlorfon.

Paglabag sa pagkilos ng nervous system: COS, pyrethroids, avermectins, phenylpyrazodes, mycotoxins, arthropod toxins.

Hepatotoxicity: ang pag-aari ng mga kemikal na magdulot ng mga structural at functional disorder ng atay. pinsala:

Matabang pagkabulok. Ang maagang hitsura ay nauuna sa nekrosis. Ang mga rason:

Paglabag sa mga proseso ng lipid catabolism

Masyadong maraming fatty acid sa atay

Pinsala sa mga mekanismo ng pagpapalabas ng triglycerides sa plasma ng dugo

Ang nekrosis ng atay ay isang degenerative na proseso na humahantong sa pagkamatay ng cell. Bahagi - focal necrosis, ganap - kabuuang nekrosis. Sinamahan ng pinsala sa mga lamad ng plasma at steatosis. Mga nakakalason: alpha at aromatic hydrocarbons, nitro compounds, nitrosamines, aflatoxins.

Ang Cholestasis ay isang paglabag sa proseso ng pagtatago ng apdo. Mga nakakalason: mga gamot (sulfonamides, estradiol), aniline.

Ang Cirrhosis ay ang pagbuo ng mga collagen strands na nakakagambala sa normal na istraktura ng organ, nakakagambala sa intrahepatic na daloy ng dugo, at pagtatago ng apdo. Ethanol, halocarbons.

Carcinogenesis

Nephrotoxicity - ang kakayahan ng isang pestisidyo na makagambala sa istruktura at functional na mga karamdaman ng mga bato. At

Ang Chromatography ay isang paraan para sa paghihiwalay at pagtukoy ng mga substance batay sa paghihiwalay ng mga bahagi sa pagitan ng dalawang phase. Ang isang solid porous substance (sorbent) o isang pelikula ng isang likido sa isang solid substance ay nagsisilbing isang nakapirming elemento. Ang mobile phase ay isang likido o gas na dumadaloy sa isang nakatigil na bahagi (kung minsan ay nasa ilalim ng presyon). Ang mga bahagi ng pinag-aralan na pinaghalong (sorbate) kasama ang mobile phase ay gumagalaw sa nakatigil na bahagi. Karaniwan itong inilalagay sa isang baso o metal na tubo na tinatawag na isang haligi. Depende sa lakas ng pakikipag-ugnayan sa ibabaw ng sorbent, ang mga bahagi ay gumagalaw sa kahabaan ng haligi sa iba't ibang mga rate dahil sa adsorption o ibang mekanismo. Ang ilang mga bahagi ay mananatili sa itaas na layer ng sorbent, habang ang iba, na nakikipag-ugnayan sa sorbent sa mas maliit na lawak, ay nasa ibabang bahagi ng column. At ang ilan ay aalis sa column na kasama ang mobile phase. Susunod, ang mga sangkap ay pumasok sa detektor. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga detektor ng ionization, ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa isang pagbabago sa kasalukuyang ion. Ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng isang mapagkukunan ng ionization - isang electric field sa pagitan ng mga electrodes ng detector. Ang mga sumusunod na pinagmumulan ng ionization ay ginagamit: electron ion emission, radioactive isotopes, electric discharge.

Ang nakakalason na epekto ay dapat maiugnay sa pagkagambala ng urea cycle sa panahon ng maagang pag-unlad ng hyperammonemia.

Isa sa mga sintomas: bago magsimula ang malalim na pagkawala ng malay, madalas na nagkakaroon ng kombulsyon, lalo na sa murang edad.

Gayunpaman, na may mahusay na kontrol sa mga metabolic disorder, ang mga sintomas na seizure ay bihirang mangyari.

Ang mga sumusunod ay maaaring makilala ang mga amino acid metabolism disorder sa hindi magagamot na phenylketonuria. Sinasabi ng mga istatistika na ang mga naturang epileptic seizure ay bubuo sa hanay mula 25% hanggang 50% ng lahat ng nasuri na mga pasyente.

Ang mahusay na pinag-aralan na West Syndrome na may hypsarrhythmia at infantile seizure ay ang pinakakaraniwang sintomas, na ganap na nalulunasan sa symptomatic therapy.

Ang ilang mga seizure ay maaaring sinamahan ng tinatawag na maple syrup disease sa neonatal period; sa kasong ito, lumilitaw ang isang "tulad ng tagaytay" na ritmo sa electroencephalogram, katulad ng ritmo sa mga gitnang rehiyon ng utak.

Kapag inireseta ang isang sapat na diyeta, humihinto ang mga seizure at hindi nagkakaroon ng epilepsy. Sa ilang mga karamdaman ng metabolismo ng amino acid, ang mga seizure ay maaaring isa sa mga pangunahing sintomas.

Mayroong isang uri ng mga nakakalason na pag-atake, dahil sa isang paglabag sa metabolismo ng mga organikong acid, kung saan ang iba't ibang mga organikong aciduria ay maaaring maging pokus ng isang pag-atake o humantong sa mga yugto ng talamak na decompensation. Kabilang sa mga ito, ang pinakamahalaga ay propionic acidemia at methylmalonic acidemia.

Sa panahon ng tamang paggamot, ang mga seizure ay napakabihirang at nagpapakita ng patuloy na pinsala sa utak. Sa type 1 glutaric aciduria, ang mga epileptic seizure ay maaaring magkaroon ng acutely at huminto pagkatapos ng pagsisimula ng sapat na therapy.

Sa kakulangan ng 2-methyl-3-hydroxybutyrate-CoA dehydrogenase, na inilarawan bilang isang congenital disorder ng acid na responsable para sa brachiocephalic obesity at isoleucine metabolism disorder, madalas na nangyayari ang matinding epilepsy.

Ang isa pang uri ng epileptic seizure na dulot ng mga nakakalason na epekto ay sanhi ng isang paglabag sa pyrimidine metabolism at purine metabolism. Ang ganitong mga pag-atake ay katangian ng kakulangan ng adenyl succinate, na ang "de novo" na mga epekto ay nagiging sanhi ng synthesis ng purines.

Gayunpaman, dapat tandaan na ang epilepsy ay madalas na bubuo sa panahon ng neonatal at sa unang taon ng buhay ng isang tao. Sa ganitong mga pasyente, ang binibigkas na mga sakit sa psychomotor at autism ay karagdagang napansin.

Ginagawa ang diagnosis gamit ang binagong pagsubok ng Bratton-Marshall, na ginagamit upang suriin ang ihi. Dapat sabihin na walang epektibong paggamot para sa sakit na ito, kaya ang medikal na pagbabala ay lubhang hindi kanais-nais. Ipinapakita ng mga istatistika na ang mga seizure ay nagkakaroon ng 50% ng lahat ng nasuri na mga pasyente na may kakulangan sa dihydropyrimidine dehydrogenase.

At ang panghuling uri ng epileptic seizure dahil sa mga nakakalason na epekto ay nabanggit sa medikal na kasanayan bilang non-ketotic hyperglycemia.

Ang karamdaman na ito ay sanhi ng hindi sapat na pagkasira ng glycine at nagpapakita ng medyo maaga, sa panahon ng neonatal, na may mga sintomas tulad ng pagkahilo, hypotension, hiccups (tinatayang nakita bago ipanganak), pati na rin ang ophthalmoplegia.

Dapat pansinin na sa paglala ng pagkawala ng malay, ang apnea at madalas na focal myoclonic convulsive twitches ay nagsisimulang bumuo. Sa susunod na ilang buwan (karaniwan ay higit pa sa tatlo), ang isang malubha, mahirap na kapalit na sindrom ay bubuo, na sa karamihan ng mga kaso ay nagpapakita ng sarili bilang mga partial motor seizure o infantile spasms.

Sa murang edad, ang electroencephalogram ay nagpapakita ng normal na aktibidad sa background, ngunit may mga lugar ng epileptic sharp waves (tinatawag na depression flashes), na sinusundan ng high-amplitude na mabagal na aktibidad na may hypsarrhythmia sa susunod na tatlong buwan.

Ang diagnosis ay batay sa mataas na konsentrasyon ng glycine sa lahat ng likido sa katawan at cerebrospinal fluid (value > 0.08). Sa tulong ng magnetic resonance tomograph, ipinapakita ang isang normal na larawan o hypoplasia o agenesis.

Ang Glycine ay isa sa pinakamalaking mga inhibitor ng neurotransmitters sa spinal cord at utak. Iminungkahi na ang labis na glycine ay nag-oversaturate sa coantagonist-binding site ng NMDA receptor, na nag-aambag sa labis na paggulo ng neurotransmission at postsynaptic toxicity.

Ang pinag-aralan na excitatory toxic effect ng sobrang aktibong NMDA receptor ay isang malinaw na sanhi ng epilepsy, pati na rin ang bahagyang tetraplegia at mental retardation. Kinumpirma ito ng mga therapeutic trial ng NMDA antagonists na may bahagyang pagpapakita sa electroencephalogram. Ang ganitong malubhang anyo ng epilepsy, tulad ng ipinapakita ng kasanayan, ay ginagamot sa mga maginoo na gamot na antiepileptic.

Dapat alalahanin na ang criterion ng edad ay isinasaalang-alang din sa pag-uuri ng epilepsy. Sa tulong nito, ang isang tipikal, maagang simula, na lumilitaw sa mga unang araw ng buhay, at hindi tipikal, huli na simula, na nagpapakita ng sarili sa edad na 35, ay nakikilala.

Nai-publish sa magazine:
PEDIATRIC PRACTICE, PHARMACOLOGY, Hunyo 2006

S.S. POSTNIKOV, MD, Propesor, Kagawaran ng Clinical Pharmacology, Russian State Medical University, Moscow Sa kasamaang palad, walang mga hindi nakakapinsalang gamot at, bukod dito, tila, hindi maaaring magkaroon. Samakatuwid, patuloy naming pinag-uusapan ang mga side effect ng isa sa mga pinaka-iniresetang grupo ng mga gamot - mga antibacterial agent.

AMINOGLYCOSIDES (AMG)

Kasama sa mga aminoglycoside ang mga compound na naglalaman ng 2 o higit pang mga amino sugar na naka-link ng isang glycosidic bond sa core ng molecule, aminocyclitol.

Karamihan sa mga unang AMG ay mga natural na AB (fungi ng genus Streptomices at Micromonospore). Ang pinakabagong mga AMG - amikacin (isang derivative ng kanamycin A) at netilmicin (isang semi-synthetic derivative ng gentamicin) ay nakuha sa pamamagitan ng kemikal na pagbabago ng mga natural na molekula.

Ang mga AMH ay may mahalagang papel sa paggamot ng mga impeksyon na dulot ng mga Gram-negative na organismo. Ang lahat ng mga AMG, parehong luma (streptomycin, neomycin, monomycin, kanamycin) at bago (gentamicin, tobramycin, sisomycin, amikacin, netilmicin) ay may malawak na spectrum ng pagkilos, aktibidad ng bactericidal, katulad na mga katangian ng pharmacokinetic, katulad na mga tampok ng salungat at nakakalason na mga reaksyon ( oto- at nephrotoxicity).) at synergistic na pakikipag-ugnayan sa mga β-lactams (Soyuzpharmacy, 1991).

Kapag ibinibigay nang pasalita, ang mga AMH ay hindi gaanong nasisipsip at samakatuwid ay hindi ginagamit upang gamutin ang mga impeksiyon sa labas ng tubo ng bituka.

Gayunpaman, ang AMH ay maaaring higit na nasisipsip (lalo na sa mga bagong silang) kapag inilapat nang topically mula sa ibabaw ng katawan pagkatapos ng patubig o aplikasyon at may nephro- at neurotoxic effect (systemic effect).

Ang AMH ay tumatawid sa inunan, na naipon sa fetus (mga 50% ng konsentrasyon ng ina) na may posibleng pag-unlad ng kabuuang pagkabingi.

NEPHROTOXICITY NG AMH

Ang AMH ay halos hindi sumasailalim sa biotransformation at pinalabas mula sa katawan pangunahin sa pamamagitan ng glomerular filtration. Ang kanilang reabsorption ng proximal tubules ay ipinahiwatig din. Dahil sa pangunahing ruta ng pag-aalis ng bato, lahat ng kinatawan ng pangkat na ito ng mga AB ay posibleng nephrotoxic(hanggang sa pag-unlad ng tubular necrosis na may talamak na pagkabigo sa bato), sa iba't ibang antas lamang. Sa batayan na ito, maaaring isaayos ang AMH sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: neomycin > gentamicin > tobramycin > amikacin > netilmicin (E.M. Lukyanova, 2002).

Ang AMH nephrotoxicity (2-10%) ay mas madalas na nabubuo sa mga polar age group (mga bata at matatanda) - nakakalason na epekto na nakasalalay sa edad. Ang posibilidad ng nephrotoxicity ay tumataas din sa pagtaas ng pang-araw-araw na dosis, tagal ng paggamot (higit sa 10 araw), pati na rin ang dalas ng pangangasiwa, at depende sa nakaraang dysfunction ng bato.

Ang pinaka-kaalaman na mga tagapagpahiwatig ng pinsala sa proximal tubules (isang target para sa mga nakakalason na epekto ng AMH) ay ang paglitaw sa ihi ng microglobulins (β 2 -microglobulin at α 1 -microglobulin), na karaniwang halos ganap na na-reabsorb at na-catabolize ng proximal tubules at enzymes (nadagdagang antas ng N-acetyl-β -glucosaminidase), pati na rin ang mga protina na may molecular weight na higit sa 33 KD, na sinasala ng glomeruli. Bilang isang patakaran, ang mga marker na ito ay matatagpuan pagkatapos ng 5-7 araw ng paggamot, ay katamtaman na binibigkas at nababaligtad.

Ang paglabag sa pag-andar ng nitrogen excretion ng mga bato bilang isang pagpapakita ng pagkabigo sa bato (isang pagtaas sa serum urea at creatinine ng higit sa 20%) ay napansin lamang na may makabuluhang pinsala sa bato dahil sa matagal na paggamit ng mataas na dosis ng AMG, potentiation ng kanilang nephrotoxicity sa pamamagitan ng loop diuretics at / o amphotericin B.

GENTAMICIN: ang mga bato ay nag-iipon ng humigit-kumulang 40% ng AB na ipinamamahagi sa mga tisyu ng pasyente (higit sa 80% ng "bato" AB sa renal cortex). Sa cortical layer ng mga bato, ang konsentrasyon ng gentamicin ay lumampas sa naobserbahan sa serum ng dugo ng higit sa 100 beses. Dapat itong bigyang-diin na ang gentamicin ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mataas na antas ng tubular reabsorption at mas malaking akumulasyon sa renal cortex kaysa sa iba pang mga AMG. Naiipon din ang Gentamicin (bagaman sa mas maliliit na halaga) sa medulla at papillae ng mga bato.

Ang Gentamicin, na hinihigop ng proximal tubules ng mga bato, ay naipon sa mga lysosome ng mga selula. Ang pagiging nasa mga selula, pinipigilan nito ang lysosomal phospholipase at sphingomyelinase, na nagiging sanhi ng lysosomal phospholipidosis, akumulasyon ng myeloid particle at cellular necrosis. Ang isang electron microscopic na pag-aaral sa eksperimento at isang biopsy ng mga bato sa mga tao ay nagsiwalat ng pamamaga ng proximal tubules, ang pagkawala ng villi ng brush border, mga pagbabago sa intracellular organelles sa pagpapakilala ng gentamicin sa medium therapeutic doses. Ang paggamot na may mataas na (>7 mg/kg bawat araw) na dosis ng gentamicin ay maaaring sinamahan ng talamak na tubular necrosis na may pag-unlad ng talamak na pagkabigo sa bato at ang pangangailangan para sa hemodialysis sa ilang mga kaso, ang tagal ng oliguric phase ay halos 10 araw, habang , bilang isang patakaran, mayroong isang kumpletong pagbawi ng function ng bato pagkatapos ng paghinto ng gamot.

Ang mga kadahilanan na nagpapataas ng posibilidad ng gentamicin nephrotoxicity ay kinabibilangan ng: nakaraang pagkabigo sa bato, hypovolemia, sabay-sabay na paggamit ng iba pang mga nephrotoxic na gamot (hydrocortisone, indomethacin, furosemide at ethacrynic acid, cephaloridine, cyclosporine, amphotericin B), radiopaque substance; edad ng pasyente.

Ang saklaw ng mga nephrotoxic reaksyon sa panahon ng paggamot na may gentamicin ay nag-iiba mula 10-12 hanggang 25% at kahit 40%, depende sa dosis at tagal ng paggamot. Ang mga reaksyong ito ay mas madalas na sinusunod sa pinakamataas na konsentrasyon ng AB sa dugo na 12-15 µg/ml. Gayunpaman, ang katumpakan ng pagtukoy ng minimum (nalalabi) na mga konsentrasyon ay binibigyang diin, dahil ang isang pagtaas sa tiyak na mga halagang ito sa itaas ng 1-2 μg / ml bago ang bawat kasunod na pangangasiwa ay katibayan ng akumulasyon ng gamot at, samakatuwid, posibleng nephrotoxicity. Kaya ang pangangailangan para sa pagsubaybay sa droga para sa AMH.

OTOTOXICITY NG AMH

Kapag gumagamit ng streptomycin, gentamicin, tobramycin, vestibular disorder ay kadalasang nangyayari, at ang kanamycin at ang derivative na amikacin nito ay pangunahing nakakaapekto sa pandinig. Gayunpaman, ang pagpili na ito ay puro kamag-anak at lahat ng AMG ay may "malawak" na spectrum ng ototoxicity. Kaya, ang gentamicin ay tumagos at nagpapatuloy nang mahabang panahon sa likido ng panloob na tainga, sa mga selula ng auditory at vestibular apparatus. Ang konsentrasyon nito sa endo- at perilymph ay mas mataas kaysa sa iba pang mga organo at lumalapit sa konsentrasyon ng dugo, at sa antas na 1 μg / ml ay nananatili ito doon sa loob ng 15 araw pagkatapos ihinto ang paggamot, na nagiging sanhi ng mga degenerative na pagbabago sa mga panlabas na selula ng ciliated. epithelium ng pangunahing gyrus ng cochlea (Yu .B.Belousov, S.M.Shatunov, 2001). Sa klinikal na larawan, ang mga pagbabagong ito ay tumutugma sa kapansanan sa pandinig sa loob ng mataas na tono, at habang ang pagkabulok ay umuusad sa tuktok ng cochlea, katamtaman at mababang tono din. Ang mga maagang nababaligtad na pagpapakita ng mga vestibular disorder (pagkatapos ng 3-5 araw mula sa pagsisimula ng gamot) ay kinabibilangan ng: pagkahilo, ingay sa tainga, nystagmus, may kapansanan sa koordinasyon. Sa matagal na paggamit ng AMG (higit sa 2-3 na linggo), ang kanilang pag-aalis mula sa katawan ay bumagal na may pagtaas ng konsentrasyon sa panloob na tainga, bilang isang resulta kung saan ang mga malubhang pagbabago sa kapansanan sa mga organo ng pandinig at balanse ay maaaring umunlad. Gayunpaman, sa kaso ng gentamicin, walang sapat na ugnayan sa pagitan ng konsentrasyon nito sa panloob na tainga at ang antas ng ototoxicity, at, hindi tulad ng kanamycin, monomycin at neomycin, ang pagkabingi ay halos hindi nabubuo sa panahon ng paggamot na may gentamicin. Kasabay nito, may mga binibigkas na pagkakaiba-iba sa AMH sa saklaw ng mga karamdamang ito. Kaya, sa isang pag-aaral sa 10,000 mga pasyente, natagpuan na ang amikacin ay nagdudulot ng pagkawala ng pandinig sa 13.9% ng mga kaso, gentamicin sa 8.3% ng mga pasyente, tobramycin sa 6.3%, at neomycin sa 2.4%. Ang dalas ng mga vestibular disorder ay 2.8, ayon sa pagkakabanggit; 3.2; 3.5 at 1.4%.

Ang mga ototoxic na reaksyon sa panahon ng paggamot sa gentamicin ay mas madalas na nabubuo sa mga matatanda kaysa sa mga bata. Sa teoryang, ang mga bagong silang ay nasa mas mataas na panganib para sa pagbuo ng mga ototoxic na reaksyon dahil sa kawalan ng mga mekanismo ng pag-aalis at isang mas mababang glomerular filtration rate. Gayunpaman, sa kabila ng malawakang paggamit ng gentamicin sa mga buntis na kababaihan at mga bagong silang, ang neonatal ototoxicity ay napakabihirang.

Ang auditory at vestibular toxic effect ng tobramycin ay nauugnay din sa labis na dosis nito, tagal ng paggamot (> 10 araw) at mga katangian ng pasyente - may kapansanan sa pag-andar ng bato, pag-aalis ng tubig, pagtanggap ng iba pang mga gamot na mayroon ding ototoxicity o hadlangan ang pag-aalis ng AMH.

Sa ilang mga pasyente, ang ototoxicity ay maaaring hindi magpakita mismo sa klinikal, sa ibang mga kaso, ang mga pasyente ay nakakaranas ng pagkahilo, ingay sa tainga, pagkawala ng katalinuhan sa pang-unawa ng mataas na tono habang umuunlad ang ototoxicity. Ang mga palatandaan ng ototoxicity ay karaniwang nagsisimulang lumitaw nang matagal pagkatapos ng paghinto ng gamot - isang naantalang epekto. Gayunpaman, ang isang kaso ay kilala (V.S. Moiseev, 1995) kapag ang ototoxicity ay nabuo pagkatapos ng isang solong iniksyon ng tobramycin.

AMIKACIN. Ang presensya sa unang posisyon ng molekula ng amikacin - 4-amino-2-hydroxybutyryl-butyric acid ay hindi lamang nagbibigay ng proteksyon ng AB mula sa mapanirang pagkilos ng karamihan sa mga enzyme na ginawa ng lumalaban na mga strain ng bakterya, ngunit nagiging sanhi din ng mas kaunting ototoxicity kumpara sa iba pang mga AMG. (maliban sa methylmycin): auditory - 5%, vestibular - 0.65% bawat 1500 na ginagamot sa AB na ito. Gayunpaman, sa isa pang serye ng mga pag-aaral (10,000 mga pasyente) na kinokontrol ng audiometry, ang dalas ng mga sakit sa pandinig na malapit sa gentamicin ay ipinakita, bagaman sa eksperimento ay natagpuan na ang amikacin, tulad ng iba pang mga AMH, ay tumagos sa panloob na tainga at nagiging sanhi ng mga degenerative na pagbabago sa mga selula ng buhok, gayunpaman, tulad ng kaso sa gentamicin, walang kaugnayan sa pagitan ng konsentrasyon ng amikacin sa panloob na tainga at ang antas ng ototoxicity. Ipinakita rin na ang mga selula ng buhok ng auditory at vestibular system ay nakaligtas sa kabila ng katotohanan na ang gentamicin ay natagpuan sa loob ng mga selula at 11 buwan pagkatapos ng pagtigil ng paggamot. Ito ay nagpapatunay na walang simpleng ugnayan sa pagitan ng pagkakaroon ng AMH at pinsala sa mga organo ng pandinig at balanse. Iyon ang dahilan kung bakit iminungkahi na ang ilang mga pasyente ay may genetic predisposition sa mga nakakapinsalang epekto ng AMH (MG Abakarov, 2003). Ang posisyon na ito ay nakumpirma ng pagtuklas noong 1993 sa 15 mga pasyente na may pagkawala ng pandinig mula sa 3 Chinese na pamilya (pagkatapos ng paggamot sa AMG) ng genetic mutation A1555G ng 12S RNA position encoding mitochondrial enzymes, na hindi nakita sa 278 mga pasyente na walang pandinig na din nakatanggap ng AMG. Ito ay humantong sa konklusyon na ang paggamit ng AMH ay isang trigger para sa phenotypic detection ng mutation na ito.

Sa mga nakalipas na taon, ang isang bagong dosing regimen para sa AMH ay lalong naging popular - isang solong pangangasiwa ng buong araw-araw na dosis ng gentamicin (7 mg/kg) o tobramycin (1 mg/kg) bilang isang 30-60 minutong pagbubuhos. Nagmumula ito sa katotohanan na ang mga AMH ay may bactericidal effect na nakadepende sa konsentrasyon at samakatuwid ang ratio na Cmax / mic> 10 ay isang sapat na predictor ng clinical at bacteriological effect.

Ang pagiging epektibo ng bagong paraan ng pangangasiwa ng AMH ay ipinakita sa mga impeksyon ng iba't ibang lokalisasyon - tiyan, paghinga, genitourinary, balat at malambot na tisyu, parehong talamak at talamak (cystic fibrosis). Gayunpaman, ang pinakamataas na konsentrasyon ng AMH na nangyayari sa regimen ng dosing na ito, kadalasang lumalampas sa 20 μg / ml, ay maaaring theoretically lumikha ng isang banta ng nephro- at ototoxicity. Samantala, ang mga pag-aaral ni D. Nicolau, 1995; K. Kruger, 2001; Ipinakikita ng T. Schroeter et al, 2001 na ang isang solong pangangasiwa ng AMH ay hindi lamang hindi mababa, ngunit mas mataas pa sa kaligtasan sa karaniwang 3-beses na paggamit ng AMH, posibleng dahil sa mas mahabang panahon ng paghuhugas.

MGA TETRACYCLINE

Tetracyclines - osteotropiko at samakatuwid ay nag-iipon sa tissue ng buto, lalo na sa mga bata, dumarami. Sa eksperimento sa mga aso, ang tetracycline deposition ay nabanggit din sa permanenteng ngipin.

Dahil sa kanilang lipophilicity, ang mga tetracycline ay tumagos sa placental barrier at idineposito sa mga buto ng fetus (sa anyo ng mga chelate complex na may calcium na walang biological na aktibidad), na maaaring sinamahan ng isang pagbagal sa kanilang paglaki.

Ang paggamit ng tetracycline antibiotics sa mga batang preschool sa ilang mga kaso ay humahantong sa pagtitiwalag ng mga gamot sa enamel at dentin ng ngipin, na nagiging sanhi ng hypomineralization ng mga ngipin, ang kanilang pagdidilim (pagdidilim), hypoplasia ng enamel ng ngipin, isang pagtaas sa dalas ng mga karies, at ngipin. pagkawala. Ang saklaw ng mga komplikasyon na ito sa paggamit ng tetracyclines ay humigit-kumulang 20%.

Sa kaso ng pabaya o maling paggamit ng tetracyclines sa isang malaking dosis (higit sa 2 g bawat araw), tubulotoxicity(tubular necrosis) na may talamak na pagkabigo sa bato at ang pangangailangan, sa ilang mga kaso, hemodialysis.

Samakatuwid, ang paggamit ng tetracyclines sa mga buntis na kababaihan, pagpapasuso (tetracycline ay pumapasok sa gatas ng suso) at mga batang wala pang 8 taong gulang ay hindi inirerekomenda.

Sa pagbubuod sa itaas, nais kong bigyang-diin muli na ang anumang gamot (at samakatuwid ay antibiotics) ay isang dobleng talim na sandata, na, sa pamamagitan ng paraan, ay napansin at makikita sa kahulugan ng Lumang Ruso, kung saan ang salitang "gayuma" ay ginamit sa dobleng kahulugan - at bilang isang pagpapagaling, at bilang isang lason. Samakatuwid, sa pagsisimula ng pharmacotherapy, hindi dapat iwanan ng isa ang pasyente na mag-isa sa gamot sa hinaharap, na nagsasabi sa kanya (tulad ng madalas na kaso sa parehong klinika) "inumin ito (ang gamot) sa loob ng isang linggo o dalawa at pagkatapos ay bumalik." Para sa ilang mga pasyente, ang "mamaya" na ito ay maaaring hindi dumating. Sa pamamagitan ng pagbibigay-diin sa therapeutic effect sa ating medikal na kamalayan, tayo (marahil sa hindi sinasadyang ating sarili) ay binabawasan ang kahalagahan ng isa pang mahalagang tuntunin ng paggamot - ang kaligtasan nito. Dahil sa pagkawala ng pagbabantay na ito, hindi tayo handang kumilos kapag naganap ang mga salungat na reaksyon, na kung minsan ay maaaring humantong sa hindi na mapananauli na mga kahihinatnan.