Кіріспе
Заттардың зияндылық дәрежесі Токсикалық – химиялық зат немесе заттардың белгілі бір қоспасының организмге зиян келтіру шамасы. Токсикалық жануар, бактерия немесе өсімдік сияқты толық организмге, сондай-ақ клетка (цитотоксикалық) немесе бауыр (гепатотоксикалық) сияқты организмнің бөлігіне әсер етуі мүмкін. Күнделікті қолданыста бұл сөз көбінесе уланумен синоним ретінде қолданылады. Токсикологияның басты ұғымы – токсикалық заттың әсері дозаға байланысты; тіпті судың да артық мөлшерде ішілгенімен сумен улану мүмкін, ал жылан уы сияқты өте зиянды заттың да әсерінің анықталмайтын деңгейі бар. Токсикалық түрге қатысты, сондықтан түрлер арасындағы талдау қиынға соғады. Жануарларға сынақ жүргізуді азайту мақсатында жаңа парадигмалар мен өлшемдер дамып келеді, бірақ токсикалық әсерлерді анықтау қағидасы сақталады.
Toxicity is the degree to which a chemical substance or a particular mixture of substances can damage an organism. Toxicity can refer to the effect on a whole organism, such as an animal, bacterium, or plant, as well as the effect on a substructure of the organism, such as a cell (cytotoxicity) or an organ such as the liver (hepatotoxicity). Sometimes the word is more or less synonymous with poisoning in everyday usage. A central concept of toxicology is that the effects of a toxicant are dose dependent; even water can lead to water intoxication when taken in too high a dose, whereas for even a very toxic substance such as snake venom there is a dose below which there is no detectable toxic effect. Toxicity is species specific, making cross species analysis problematic. Newer paradigms and metrics are evolving to bypass animal testing, while maintaining the concept of toxicity endpoints.
Этимология
Ежелгі грек медициналық әдебиетінде "улы" деген мағынадағы τοξικόν сөзі "өлімге немесе ауыр денсаулықтың нашарлауына немесе инфекция белгілерін көрсетуге" қабілетті заттарды сипаттау үшін қолданылған. Бұл сөз грек тіліндегі τόξον toxon (мағынасы "жабдық") деген зат есімнен шыққан, ол садақ пен уланған жебелерді қару ретінде пайдалануға сілтеме жасайды.
Тарих
Адамдар улануды ғана білмей, оны құрал ретінде пайдаланудың терең тарихына ие. Оңтүстік Африка үңгірлерінен табылған сүйек жебелерін зерттеген археологтар, 72 000 – 80 000 жыл бұрын жасалғандарының кейбіреуі өліміңді арттыру үшін арнайы дайындалған уларға малынған болуы мүмкін екенін анықтады. Ғылыми құрал-жабдықтың мүмкіндіктерінің шектеулілігі оны нақты дәлелдеуді қиындатса да, археологтар улы жебе жасау практикасы палеолит дәуірінде кең таралғанын болжайды. Оңтүстік Африканың Сан халқы осы дәстүрді қазіргі күнге дейін сақтап келеді, улы қоңыздар мен өсімдіктерден алынған сығындыларды қолданып, күрделі қоспаларды дайындау біліміне ие, нәтижесінде бірнеше айдан бір жылға дейін сақталынатын жебе ұштарын шығарады.
Түрлері
Токсикацияның жалпы бес түрі бар: химиялық, биологиялық, физикалық, радиоактивті және мінез-құлықтық. Ауру тудыратын микроорганизмдер мен паразиттер кең мағынада улы, бірақ олар көбінесе токсиндер емес, патогендер деп аталады. Патогендердің биологиялық уыттылығын өлшеу қиын болуы мүмкін, себебі шекті доза бір ғана организм болуы мүмкін. Теориялық тұрғыдан алғанда, бір вирус, бактерия немесе құрт ауыр инфекция тудыруы мүмкін. Егер ағзаның иммундық жүйесі жетілген болса, организмнің табиғи уыттылығы ағзаның реакциясымен теңестіріледі; тиімді уыттылық содан кейін осы екеуінің комбинациясы болып табылады. Кейбір жағдайларда, мысалы, холера токсині, ауруды организмнің өзі емес, организм бөліп шығаратын тірі емес зат тудырады. Мұндай тірі емес биологиялық токсиндер микроорганизмдер, өсімдіктер немесе саңырауқұлақтар шығарса, токсиндер, ал жануарлар шығарса, улар деп аталады. Физикалық токсиндер – бұл олардың физикалық қасиеттеріне байланысты биологиялық процестерге кедергі келтіретін заттар. Мысалы, көмір шаңы, асбест талшықтары немесе ұсақ диоксид кремнийі, олардың барлығы тыныс алғанда өлімге әкелуі мүмкін. Коррозиялық химиялық заттар физикалық уыттылыққа ие, өйткені олар тіндерді жояды, бірақ олар тікелей биологиялық белсенділікке кедергі келтірмесе, тікелей уытты емес. Суды өте көп мөлшерде ішкенде, ол физикалық уытты әсер етеді, себебі организмде судың артық болуы маңызды иондардың концентрациясын күрт төмендетеді. Асфиксиялық газдар физикалық токсиндер деп есептелуі мүмкін, өйткені олар қоршаған ортадағы оттегіні ығыстырып әрекет етеді, бірақ олар химиялық уытты газдар емес, инертті газдар. Сәулелену организмдерге уытты әсер етуі мүмкін. Мінез-құлықтық токсикация – белгілі бір ауруға клиникалық түрде көрсетілген дәрілердің тиімді дозаларының жағымсыз әсерлерін білдіреді (DiMascio, Soltys and Shader, 1970). Бұл жағымсыз әсерлерге антихолинергиялық әсерлер, альфа-адренергиялық блокада және дофаминергиялық әсерлер және тағы басқалары жатады.
Өлшеу
Токсикалық әсерін нысанаға (органдарға, тіндерге немесе жасушаларға) тигізетін әсері арқылы өлшеуге болады. Әдетте, жеке адамдардың бірдей улы заттың бір дозасына әртүрлі жауап беруіне байланысты, уыттылықты бағалау үшін популяциялық деңгейдегі өлшемдер қолданылады, бұл белгілі бір популяциядағы адамға байланысты нәтижелердің ықтималдығын көрсетеді. Мұндай өлшемдердің бірі – … Егер мұндай деректер болмаса, бағалаулар белгілі, ұқсас уытты заттармен немесе ұқсас организмдердегі ұқсас әсерлермен салыстыру арқылы жасалады. Содан кейін деректер мен бағалау процесіндегі белгісіздіктерді ескеру үшін «қауіпсіздік коэффициенттері» қосылады. Мысалы, егер улы заттың дозасы зертханалық егеуқұйрық үшін қауіпсіз болса, онда сол дозаның оннан бір бөлігі адам үшін қауіпсіз болуы мүмкін деп болжауға болады, бұл екі сүтқоректінің арасындағы түрлік айырмашылықтарды ескеріп, 10-дық қауіпсіздік коэффициентін қолдануға мүмкіндік береді. Егер деректер балықтан алынса, онда екі хордалы кластың (балық және сүтқоректілер) арасындағы үлкен айырмашылықты ескеру үшін 100-дық коэффициент қолданылуы мүмкін. Сол сияқты, жүктілік сияқты уытты әсерлерге осал адамдар үшін қосымша қорғау факторы қолданылуы мүмкін немесе белгілі бір ауруларға шалдыққан жағдайда. Немесе, жаңа синтезделген және бұрын зерттелмеген химиялық заттың әсері басқа затқа өте ұқсас деп есептелсе, оған әсердегі мүмкін айырмашылықтарды ескеріп, 10-дық қосымша қорғау коэффициенті тағайындалуы мүмкін, бірақ олар одан да аз болуы мүмкін. Бұл тәсіл шамамен, бірақ мұндай қорғау факторлары қасақана консервативті болып табылады және бұл әдіс көптеген қолданыстарда пайдалы болып табылды. Қатерлі ісік тудыратын заттардың уыттылығын бағалаудың барлық аспектілері қосымша мәселелерді қамтиды, себебі канцерогендер үшін ең төменгі тиімді доза бар ма, әлде қауіп тым аз ба белгісіз. Сонымен қатар, толық әсерді дамыту үшін бір ғана жасушаның қатерлі жасушаға айналуы жеткілікті болуы мүмкін («бір соққы» теориясы). Химиялық қоспалардың уыттылығын таза химиялық заттан анықтау қиынырақ, өйткені әрбір компонент өзінің уыттылығын көрсетеді және компоненттер өзара әрекеттесіп, әсерді күшейтуі немесе азайтуы мүмкін. Көбінесе бензин, темекі түтіні және өнеркәсіптік қалдықтар кіреді. Жағдайды одан да күрделі ететін нәрсе – бірнеше түрлі уытты заттардың болуы, мысалы, бұзылған сарқырамалық тазалау қондырғысынан шығарылатын химиялық және биологиялық заттар. Әртүрлі биологиялық жүйелердегі клиникаға дейінгі уыттылық сынақтары зерттеліп отырған өнімнің түрлерге, органдарға және дозаға қатысты уытты әсерін анықтайды. Заттардың уыттылығын: а) затқа кездейсоқ әсер етуді зерттеу арқылы; б) жасушалар/жасуша желілерін пайдалана отырып, in vitro зерттеулер арқылы; в) тәжірибелік жануарларға in vivo әсер ету арқылы байқауға болады. Уыттылық сынақтары көбінесе нақты жағымсыз оқиғаларды немесе нақты соңғы нүктелерді, мысалы, қатерлі ісік, кардиотоксикалық және тері/көз тітіркенуін зерттеу үшін қолданылады. Уыттылықты тестілеу сондай-ақ байқалатын жағымсыз әсерлердің деңгейін (NOAEL) есептеуге көмектеседі және клиникалық зерттеулер үшін пайдалы.
Жіктеу
Дұрыс реттеу және қолдану үшін заттар дұрыс жіктеліп, таңбалануы тиіс. Жіктеу бекітілген сынақ шаралары немесе есептеулер арқылы анықталады және үкіметтер мен ғалымдар белгілеген шекті деңгейлерді (мысалы, ең төменгі зиянды әсер деңгейлері, қауіпсіздік шегінің мәндері және тәуліктік қабылдауға рұқсат етілген деңгейлер) анықтайды. Пестицидтер жақсы қалыптасқан токсикалық кластар жүйесі мен токсикалық таңбаларға мысал болып табылады. Қазіргі уақытта көптеген елдерде сынақ түрлері, сынақтар саны және шекті деңгейлерге қатысты әртүрлі ережелер бар, бірақ Ғаламдық үйлестірілген жүйені енгізу осы елдерді біріктіруге көмектесіп келеді. Жалпыға ортақ жіктеу үш салаға назар аударады: физикалық қауіптер (жарылыстар және пиротехника), денсаулыққа қауіптер және қоршаған ортаға қауіптер.
Денсаулыққа қауіп төндіретін факторлар
Заттардың бүкіл организмге, нақты органдарға өлімге себеп болуы, айқын/шағын зақымдануға немесе қатерлі ісіктерге әкелуі мүмкін уыттылық түрлері. Бұл – уыттылықтың бүкіл әлемде мойындалған анықтамасы. EPA сынақтан өткізу және реттеу үшін басым ластаушы заттардың тізімін ұстап тұрады.
Кәсіптік қауіптер
Әр түрлі мамандықтардағы жұмысшылар түрлі улану түрлеріне, оның ішінде нейротоксикацияға бейім болуы мүмкін. "Шапақшыдай ақылсыз" деген тіркес және "Алиса ғажайыптар елінде" кітабындағы "Шапақшы" кейіпкері шапқыштардың шляпа нысанын қалыптау үшін қолданған улы химиялық заттардың кәсіби уыттылығынан туындаған. Жұмыс ортасындағы химиялық заттарға қатысты әсерлерді бағалау үшін өндірістік гигиена мамандарының қатысуы қажет болуы мүмкін.
Өнердегі қауіптер
Өнердегі қауіп-қатерлер ғасырлар бойы суретшілер үшін мәселе болып келді, тіпті олардың құралдары, әдістері мен материалдарының уыттылығы толыққанды түсінілмеген жағдайлар да болды. Мысалы, "қорғасын ақ" және "кадмий қызыл" сияқты суретшілердің майлы бояулары мен пигменттерінің атауларында қорғасын мен кадмий секілді басқа да улы элементтер жиі кездесетін. 20-ғасырдың баспагерлері мен басқа суретшілер желімдерде, бояу құралдарында, пигменттерде және еріткіштердегі уытты заттарға, уытты әдістерге және уытты газдарға көңіл бөлді. Көптеген жағдайларда олардың таңбаламаларында уыттылығы туралы ешқандай ақпарат болмады. Мысалы, жібек экранды тазарту үшін ксилол қолданылатын. Суретшілер бояу құралдарын және терпентин сияқты сұйытқыштарды тыныс алғандағы қауіптілікті байқады. Студиялар мен шеберханалардағы зиянды заттарды білген Кит Ховард 1998 жылы "Уытсыз интальио баспасы" атты еңбегін жариялады. Онда он екі жаңашыл интальио баспа техникасы, соның ішінде фотоэфирлеу, цифрлық бейнелеу, акрилдік резист қолмен эфирлеу әдістері және уытсыз литографияның жаңа әдісі сипатталды.
Қоршаған ортаға қауіптерді картаға түсіру
Қоршаған ортаның денсаулығын картаға түсіруге арналған көптеген құралдар бар. TOXMAP – АҚШ Ұлттық медицина кітапханасының (NLM) мамандандырылған ақпараттық қызметтер бөлімінен шыққан географиялық ақпараттық жүйе (GIS), ол АҚШ карталарын пайдаланып, пайдаланушыларға АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің (EPA) Токсикалық заттардың шығарылуы және Superfund бағдарламаларының деректерін көруге мүмкіндік береді. TOXMAP – АҚШ Федералдық үкіметі қаржыландыратын ресурс. TOXMAP-тың химиялық және қоршаған орта денсаулығы туралы ақпараты NLM-нің Токсикологиялық деректер желісінен (TOXNET) және PubMed-тен, сондай-ақ басқа да сенімді көздерден алынған.
(TOXNET) and PubMed, and from other authoritative sources.
Судағы заттарға әсері
Судағы токсикалық сынақтарда балық немесе шабақтар сияқты негізгі индикатор түрлеріне олардың өмірлік ортасындағы заттың белгілі бір концентрациясы әсер етеді, осы арқылы оның залалды деңгейі анықталады. Балықтар 96 сағат, ал шабақтар 48 сағат бойы әсерге ұшыратылады. GHS 100 мг/л-ден аспайтын уыттылықты анықтамаса да, EPA қазіргі таңдағыда 100 ppm-нен жоғары концентрациядағы судағы уыттылықты «практикалық түрде уытты емес» деп сипаттайды. Әсер ету санаты 1 санаты 2 санаты 3 Жіті ≤ 1,0 мг/л ≤ 10 мг/л ≤ 100 мг/л Созылмалы ≤ 1,0 мг/л ≤ 10 мг/л ≤ 100 мг/л Ескерту: Созылмалы әсерге қатысты 4-санат та бар, бірақ ол негізінен ерімейтін немесе жіті уыттылық туралы деректер жоқ улы заттарды ғана қамтиды.
Note: A category 4 is established for chronic exposure, but simply contains any toxic substance which is mostly insoluble, or has no data for acute toxicity.
Уыттылыққа әсер ететін факторлар
Заттың уыттылығына көптеген факторлар әсер ете алады, мысалы, қолдану жолы (токсикант теріге жағылуы, жұтылуы, демделуі, инъекциялануы), әсер ету уақыты (қарқынды, қысқа мерзімді немесе ұзақ мерзімді), әсер ету саны (бір реттік доза немесе уақыт өте көп дозалар), токсиканттың физикалық күйі (қатты, сұйық, газ), заттың концентрациясы, және газдар үшін, ішінара қысым (қоршаған қысым жоғары болғанда, газдың мөлшеріне байланысты ішінара қысым берілген концентрация үшін артады), жеке адамның генетикалық ерекшеліктері, жеке адамның жалпы денсаулығы және тағы да басқалары. Осы факторларды сипаттау үшін қолданылатын бірнеше терминдер төменде келтірілген. Жедел әсер етуі – токсикалық затқа бір рет ұшырау, бұл ауыр биологиялық зақымға немесе өлімге әкелуі мүмкін; жедел әсер ету әдетте бір күннен аспайтын уақытқа созылады. Созылмалы әсер етуі – токсикантқа ұзақ уақыт бойы, көбінесе айлар немесе жылдар бойы тоқтаусыз ұшырау; бұл қайтымсыз қосымша әсерлерге алып келуі мүмкін.
Доза-әдіс негіздемесіне балама
Дозалық-реакция концепциясының шектеулерін ескере отырып, жақында жаңа Абстрактілі Дәрілік Токсикалық Индексі (DTI) ұсынылды. DTI дәрілік токсикалықты қайта қарастырады, гепатотоксикалық препараттарды анықтайды, оның механизмдерін түсіндіреді, клиникалық нәтижелерді болжайды және скрининг құралы ретінде қолданылуы мүмкін.