Лекция Токсикология с позиций экологии. Классификация токсикантов

Вид материала

Содержание

Токсические вещества, влияющие на репродуктивное здоровье
Таблица 3 Химические вещества с гонадотоксическим, мутагенным
Природные яды и их аналоги

Подобный материал:

1 2 3 4

^ Токсические вещества, влияющие на репродуктивное здоровье

Гонадодепрессивное, мутагенное

и эмбриотропное действие химических веществ

Как уже указывалось, в последние 40 лет ХХ века резко возросла химическая нагрузка на биосферу. Стресс-индексы, рассчитанные Ф.Корте, позволяют прогнозировать наиболее важные источники химической опасности для ХХI века. Прежде всего, к ним относятся тяжелые металлы (стресс-индекс 135), сточные промышленные воды (84), углекислый газ (75), диоксид серы (72), разливы нефти (72), химические удобрения (63), органические отходы (48), оксиды азота (42), городской мусор (40), пестициды (30), углеводороды воздуха (18), окись углерода (12).

За годы НТР (1960-2000) показатели мужской фертильности уменьшились в 10 раз.

Действие экзогенных химикатов на репродуктивную функцию может совершаться в период формирования гамет до оплодотворения, в периоде развития зародыша и плода – после оплодотворения. Химические вещества с гонадодепрессивными свойствами препятствуют расхождению хромосом в процессе мейоза половых клеток, блокируют образование дочерних клеток. Этот процесс является обратимым при уменьшении дозы токсиканта, рациональной детоксикации организма. Многие химиче кие соединения обладают гонадодепрессивным действием (гексан, бензол, спирты, эфиры и т.д.).

Более агрессивное действие на мейоз оказывают цитостатики, которые останавливают деление клеток, воздействуя на микротрубочки нуклеопротеидов. Обратимость такого процесса сомнительна. Мутированные ДНК и РНК служат матрицей для воспроизводства себе подобных. Мутагенез развязывает цепь патологических процессов, лежащих в основе механизмов возникновения наследственных заболеваний.

Наиболее чувствительным к действию ксенобиотиков является эмбриональный период – первые 8 недель беременности женщины. Эмбриотропные ксенобиотики могут оказывать эмбриотоксическое и тератогенное действие на зародыш (греч. teratos – уродство, порок развития). Эмбриотоксические ксенобиотики вызывают общую интоксикацию зародыша, а в концентрациях, превышающих терапевтическую дозу, могут вызвать пороки развития. Истинные тератогены оказывают подобные эффекты в диапазоне пороговых концентраций.

Общетоксическое влияние химических токсикантов на процессы развития зародыша и плода формирует распространенную форму акушерской патологии – токсический синдром плода. Наиболее часто встречаемые его разновидности – табачный и алкогольный синдромы плода.

В околоплодной жидкости концентрация никотина в 2 раза выше, чем в крови курящей беременной женщины, что связано с неразвитостью системы детоксикации у плода и отсутствием полной элиминации яда. Каждая выкуренная сигарета, увеличивает содержание карбоксигемоглобина в крови у плода на 10%. Такое повышение сохраняется в течение 7 часов. Ежедневное выкуривание 2 сигарет во время последних 10 недель беременности повышает частоту дыхательных движений у плода на одну треть. У курящих женщин более высок процент мертворождений и асфиксии плода при родах.

У детей, рожденных с табачным синдромом, меньше длина и масса тела. У них недоразвита лимфатическая и эндокринная системы, понижена сопротивляемость организма, повышена ранняя постнатальная смертность.Принято считать, что курение беременных женщин не вызывает тератогенных эффектов у плода. Однако в конденсате сигаретного дыма присутствуют многие компоненты, которые обладают выраженным цитостатическим и тератогенным действием: нитрозамины, бенз(а)пирен и др.

Признаки недоношенности характерны и для алкогольного синдрома плода. У таких детей описаны пороки развития органов: микроцефалия, микрофтальмия, маленькая нижняя челюсть, птоз и т.д.

Курение марихуаны одним из родителей увеличивает раннюю детскую смертность в 3-4 раза. А курение марихуаны беременной женщиной приводит к нарушениям высшей нервной деятельности даже у ее внуков.

В 1958-1962 гг. в странах Западной Европы, Японии, Канаде и Австралии разразилась тератогенная эпидемия, которая привела к рождению более 10 000 детей с выраженными пороками развития – ластовидные конечности (фокомелия), отсутствие конечностей (амелия), гемангиомы лица, поражение ЧМН, атрезии различных отделов ЖКТ, микрофтальмия, дефекты развития наружного и внутреннего уха и др. Расследование показало, что матери этих детей на 4-8 неделе беременности употребляли препарат седативного действия талидомид – представитель фталатов.

Фталаты применяются для придания пластическим массам мягкости, в качестве эмульгаторов различных сортов мыла и духов, для изготовления детских игрушек. Накопление фталатов в организме с детства может служить причиной снижения количества спермиев у мужчин.

В таблице 3 приведены обобщенные списки химических веществ гонадотоксического, мутагенного, эмбриотоксического и тератогенного действия.

^ Таблица 3

Химические вещества с гонадотоксическим, мутагенным,

эмбриотоксическим и тератогенным действием

№ п/п	Наименование группы	Представители
	Химические канцерогены	N-диэтилнитрозамин, этилнитрозомочевина, эпоксиды, бенз(а)пирен и др.
	Углеводороды жирного ряда	Бензин, гексан, стирол и др.
	Углеводороды ароматического ряда	Бензол, фенол, фурацилин, фуродонин, нигидрозон и др.
	Хлорированные углеводороды жирного ряда	Хлороформ, хлоропрен, дихлорэтан, хлористый метилен и др.
	Хлорированные углеводороды ароматического ряда	Хлорбензол, ДДТ, полихлорпинен, алдрин, 2,4-D, 2,4,5-Т, диоксин и др.
	Амиды и амины; имиды и имины	Тубазид, гидразины, этилимины, формальдегид, талидомид, фталан, каптан и др.
	Эфиры и спирты	Этанол, метакриловый эфир и др.
	Соединения серы	Сероводород, сероуглерод, сернистый газ, сернистый иприт и др.
	Металлы и их соединения	Марганец, ртуть, этилмеркурхлорид, метиловая ртуть, свинец, ТЭС и др.
	Фосфорорганические и карбаминовые соединения	Хлорофос, дихлофос, метафос, карбофос, севин, цинеб, цирам, манеб и др.
	Гормональные лекарственные препараты	АКТГ, глюкокортикоиды, эстрогены, сахаропонижающие сульфаниламиды, перхлорат калия и др.
	Антибиотики	Тетрациклин, пенициллин, леворин, фузидин, нистатин, стрептомицин, мономицин, актиномицин Д и др.
	Психотропные лекарственные препараты	Фенобарбитал, пентобарбитал, аминазин, сибазон, трифтазин и др.
	Противоопухолевые алкилирующие препараты	Допан, циклофосфан, меркаптопурин, миелосан, фосфемид, дипин, фотрин, тиофосфамид, колхицин и др.
	Метаболиты	Пентоксил, аминоптерин и др.

Токсикологическая характеристика диоксина

После появления в 1942 г. инсектицидного средства ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) хлорированные углеводороды и особенно полихлорбифенилы стали представлять постоянно возрастающую экологическую угрозу. Этот феномен объясняется высокой устойчивостью соединений данного класса, длительным периодом полураспада в почве. Препарат обладает умеренной токсичностью для теплокровных. Обращает на себя внимание высокая стойкость ДДТ во внешней среде. Через 7 лет после применения ДДТ в почве сохраняется от 30 до 80% первоначального количества. Открытие ДДТ в печени пингвинов, обитающих в Антарктиде, позволяет судить об уровне загрязнения Мирового океана этим продуктом.

Среднее содержание ДДТ в подкожной клетчатке людей достигло 20-30 мг/кг. Инсектицид стал выделяться с молоком кормящих матерей. Повсеместное запрещение производства и применения ДДТ с 1970 г. было закономерным. Нельзя наращивать производство и применение химических веществ, которые практически не разрушаются в природе.

В настоящее время место лидера полихлорбифенильных соединений занял диоксин – белое кристаллическое вещество, хорошо растворяющееся в маслах. Среди 10 млн синтезированных химических соединений диоксин – самое стойкое, его период полураспада – 10 лет, и самое токсичное – в 500 000 раз больше, чем ДДТ. Расчетная смертельная доза для человека при энтеральном отравлении равна 3,5 мкг/кг, при загрязнении через кожные покровы – 70 мкг/кг. Женщины в 2-3 раза более устойчивы к диоксину.

Всеобщее внимание диоксин привлек в 1962-1971 гг., когда армия США во Вьетнаме применила фитотоксиканты с военными целями. Тропические леса и пахотные земли последовательно обрабатывались оранжевой, белой и голубой жидкостями. В состав оранжевого агента входил диоксин в концентрациях от 0,1 до 2,4‰. Над территорией Южного Вьетнама с общей площадью 1 700 000 га было распылено в составе орнжевой жидкости 110 кг диоксина, что обеспечило среднюю плотность загрязнения, равную 70 мг/га. Этого оказалось достаточным, чтобы вызвать поражение у более 2 млн вьетнамцев.

Диоксин обладает сильнейшим эмбриотоксическим и тератогенным действием. До 1962 г. число мертворождений в Южном Вьетнаме составляло 1,4 на 1000 родов. К 1965 г. оно возросло почти в 40 раз. До 1962 г. пороки развития имели 20 новорожденных на 1000, в 1969 г. этот показатель был равен 112 на 1000 родов. Всего за годы американско-вьетнамской войны в Южном Вьетнаме родилось 25 000 детей с пороками развития, что было в 10 раз выше, чем в сопоставимый период до 1962 г.

«Вьетнамский синдром» у 60 000 американских военнослужащих проявился либо отсутствием детей, либо появлением на свет детей с врожденными пороками развития.

Вторым очагом массовых поражений диоксином была авария на химическом заводе швейцарской фирмы «Икмеза», расположенном на севере Италии в 50 км от Милана. 10 июля 1976 г. в результате взрыва произошел выброс диоксина в количестве от 2,5 до 4,0 кг. Была заражена территория площадью 320 га. Наибольшую уязвимость к диоксину была у детей.

В последующие 25 лет проводились наблюдения за семьями, повергшимися воздействию следовых количеств диоксина. Все мужчины стали отцами только девочек. Их спермии утратили мужскую половую хромосому Y. Женщины, вышедшие замуж за мужчин, не соприкасавшихся с диоксином, рожали и сыновей, и дочерей.

В 1981-1984 гг. в Бразилии сформировался третий крупный очаг поражения диоксином. Американская компания «Доу Кемикл» участвовала в работах по строительству ГЭС близ города Тукуруи. Компания подвергла обработке оранжевой жидкостью тропические леса на площади 25 000 км². Были уничтожены уникальные виды растений и животных, которые встречались только на северо-востоке Бразилии, погибли 7000 бразильских индейцев.

События на уфимском водозаборе в январе-феврале 1991 г. выявили участие фенола в возникновении очага поражения диоксином. ПО «Химпром» спустило в реку Белую 60 т фенола, который попал в акваторию водозабора и был подвергнут хлорированию, а затем фильтрации под давлением. В результате в водопроводной воде оказалось большое количество диоксина.

В 1993 г. среднее количество диоксина в семенной жидкости мужчин из наиболее пострадавших районов Уфы было намного выше, чем у американских ветеранов вьетнамской войны.

Скрытый период поражения диоксином продолжается от нескольких дней до 2-3 недель. Поражение кожи протекает в форме злокачественного фурункулеза. Наблюдаются прогрессирующие кахексия, депрессия, одышка, рвота, понос, желтуха, увеличение печени. Диоксин угнетает иммунитет, что повышает восприимчивость организма к инфекции и является наиболее частой причиной гибели.

У перенесших отравление диоксином даже в стертой форме, как правило, наступает импотенция или наблюдаются пороки развития в потомстве. Лица, соприкасавшиеся с диоксином, в несколько раз чаще заболевают злокачественными новообразованиями. Диоксин хорошо проникает через плацентарный барьер и оказывает тератогенное действие на плод.

Образование диоксина возможно при хлорировании воды, содержащей фенол и другие ароматические углеводороды. Пожары, сжигание мусора на городских свалках могут привести к образованию диоксина за счет горения хлорированных пластических масс.

Фитотоксиканты

Фитотоксиканты (греч. phyton – растение и toxicon – яд) – это химические средства, предназначенные для уничтожения растительности. Они подразделяются на дефолианты – средства, освобождающие растения от листвы; десиканты – препараты, подсушивающие растения на корню; гербициды – ядохимикаты, уничтожающие сорную траву; арборициды, предназначенные для уничтожения сорной кустарниковой растительности.

Такие фитотоксиканты как бутиловый эфир, пиклорам, какодиловая к-та широко используются как средства ведения биологической войны и применяются для уничтожения продовольствия и растительности. Кроме того, препараты этого ряда токсичны для людей, что проявляется поражением внутренних органов и эмбриотоксическим и тератогенным действием.

^ Природные яды и их аналоги

Белковые токсины

В качестве токсинного оружия, по данным ВОЗ, наиболее вероятно применение в боевых условиях токсоальбуминов. По своему происхождению они разделяются на микробные (ботулотоксины и др.), растительные (рицин и др.) и животные (кобротоксин, виперотоксин и др.). Распыляя белковые частицы в воздухе, потенциальный противник может создать высокотоксичные аэрозоли, обладающие объемным поражающим действием на людей. Наибольшую опасность представляют токсоальбумины микробного происхождения: ботулинические, сибиреязвенные, дифтерийные, столбнячные и др.

Ботулотоксины – в природе встречаются шесть видов ботулотоксинов: A, B, C, D, E, F. Ботулотоксины являются самыми токсичными веществами из всех известных ядов. Стойкость ботулотоксина на местности равна 30 сут в сухую погоду и 10 тсут – в прохладную В воде ботулотоксин сохраняет свою токсичность нсколько дней. Кипячение воды, зараженной ботулотоксином эффективно в течение 15-60 минут.

Белковый аэрозоль токсина проникает ворганизм через органы дыхания и ЖКТ. Смертельная доза 2-20 мкг. Возможно проникновение через раны.

Культивирование палочки колбасного яда Clostridium botulinum и очистка нейротоксических ядов, содержащихся в них, по мнению экспертов ВОЗ, представляют собой сравнительно простые технологические процессы, создающие возможность для получения этих токсинов в широком масштабе и применения с террористическими целями. По прогнозным оценкам ВОЗ, применение террористами ботулотоксинов для заражения водоводов способно вызвать тяжелые поражения от 10 до 60% жителей города.

В клинике ботулинических токсикоинфекций, вызванных продуктами домашнего консервирования, преобладают тяжелые отравления (до 80%). Общая смертность составляет 30%.

При ингаляционном поступлении период скрытого действия протекает несколько часов (2-10), при энтеральных отравлениях – несколько суток (0,5-10). В зависимости от путей поступления в клинике поражения ботулотоксином преобладают дыхательные или кишечные расстройства. При любом поражении развиваются специфические зрительные нарушения.

Рицин – обнаружен в оболочке семян клещевины (0,1%) и среди токсоальбуминов растительного происхождения представляет наибольший военный интерес. Отходы производства касторового масла могут послужить источником получения яда, смертельные дозы которого для различных животных составляют от1 до 100 мкг/кг. Небольшие повреждения кожных покровов становятся смертельно опасными в случае проникновения в рану рицина. На 2-3 сутки после попадания рицина внутрь организма развивается паралич и наступает смерть.

Укусы ядовитых змей и паукообразных.

Небелковые токсины

Природные яды небелкового строения при выделении из сырьевых источников имеют, как правило, кристаллическую или аморфную порошкообразную структуру. Это обстоятелство делает их малопригодными для заражения воздуха. К тому же следует учитывать ограниченность сырьевых ресурсов и дороговизну выделения из них токсинов. В иностранной печати указывалось, что небелковые токсины пригодны для снаряжения микстовых боеприпасов.

В годы второй мировой войны гитлеровские палачи в концлагере Бухенвальд расстреливали узников микстовыми пулями, содержавшими 2-3 мг аконитина. Аконитин является алкалоидом, добываемым из растения борец синий (аконит аптечный). Заключенные, получившие ранения аконитиновыми пулями, погибали в течение 2 часов от тяжелой интоксикации по нервно-паралитическому типу.

В современных условиях в качестве потенциального снаряжения микстовых боеприпасов могут быть использованы:

палитоксин – обнаружен у коралловых полипов Palythoa caribaerum;
батрахотоксин – азотсодержащее стероидное соединение, выделенное из кожных желёз колумбийской лягушки Сосоа;
сакситоксин – содержится в высокой концентрации в морских брюхоногих моллюсках Saxidomus giganteas и др. В свою очередь моллюски получают его вместе с планктоном, в котором содержатся одноклеточные жгутиковые Dinoflagelata;
тетродотоксин – обнаружен в половых железах морских рыб (фугу, скалозуб, иглобрюх).

1 Q – масса выброса АОХВ из хранилища

Blog

Лекция Токсикология с позиций экологии. Классификация токсикантов

Содержание