Кіріспе
Тірі организмдерге зиянды заттарды зерттеу ғылыми журналы. Токсикология – биология, химия, фармакология және медицинамен байланысты ғылыми сала. Ол химиялық заттардың тірі организмдерге тигізетін зиянды әсерлерін зерттеумен, сондай-ақ токсиндер мен уытты заттарға ұшырауды диагностикалау және емдеумен айналысады. Токсикологияда доза мен оның организмге тигізетін әсері арасындағы байланыс маңызды. Химиялық заттардың уыттылығына доза, әсер ету мерзімі (жедел немесе созылмалы), әсер ету жолы, түр, жас, жыныс және қоршаған орта сияқты факторлар әсер етеді. Токсикологтар – улар мен уланулар жөніндегі мамандар. Дәлелдерге негізделген токсикологияны қолдаушы қозғалыстар бар, ол дәлелдерге негізделген тәжірибелерді дамыруына ықпал етеді. Токсикология қазіргі уақытта қатерлі ісіктерді зерттеу саласына үлес қосуда, себебі кейбір токсиндерді ісік жасушаларын жою үшін дәрі ретінде қолдануға болады. Мысалы, лейкемияны емдеуде зерттелген рибосома белсенділігін тежеуші ақуыздарды атауға болады. Токсикология сөзі (/tɒksɪˈkɒlədʒi/) неоклассикалық сөз, ол алғаш рет шамамен 1799 жылы тіркелген, неолатын тілінен алынған, «токсико» және «логия» формаларының біріктірілуінен пайда болған. Бұл формалар өз кезегінде ежелгі грек сөздерінен – «τοξικός» (токсикос), яғни «улы» және «λόγος» (логос), яғни «ғылым саласы» деген мағынаны білдіреді.
the scientific journal
Toxicology is a scientific discipline, overlapping with biology, chemistry, pharmacology, and medicine, that involves the study of the adverse effects of chemical substances on living organisms and the practice of diagnosing and treating exposures to toxins and toxicants. The relationship between dose and its effects on the exposed organism is of high significance in toxicology. Factors that influence chemical toxicity include the dosage, duration of exposure (whether it is acute or chronic), route of exposure, species, age, sex, and environment. Toxicologists are experts on poisons and poisoning. There is a movement for evidence based toxicology as part of the larger movement towards evidence based practices. Toxicology is currently contributing to the field of cancer research, since some toxins can be used as drugs for killing tumor cells. One prime example of this is ribosome inactivating proteins, tested in the treatment of leukemia. The word toxicology (,/t//ɒ//k//s//ᵻ/'/k//ɒ//l//ə//dʒ//i/) is a neoclassical compound from Neo Latin, first attested c. 1799, from the combining forms toxico + logy, which in turn come from the Ancient Greek words τοξικός toxikos, "poisonous", and λόγος logos, "subject matter").
Тарих
Диоскорид – Рим императоры Неронның сарайындағы грек дәрігері. 10 ғасырдағы Ибн Вахшияның "Улар туралы кітабы" деп аталатын еңбегінде сиқыр арқылы жасалатын түрлі улы заттар мен улы рецепттер сипатталған. 14 ғасырдағы каннада поэзиясында джайнистік ханзада Мангарасаның "Хагендра Мани Дарпана" шығармасында бірнеше улы өсімдіктер сипатталған. Теофраст Филипп Ауролий Бомбаст фон Хогенхайм (1493–1541) (өз зерттеулері бірінші ғасырдың римдік дәрігері Цельстің жұмысынан жоғары екеніне сенгендіктен Парацельс деп те аталады) токсикологияның "әкесі" саналады. Ол классикалық токсикологиялық қағиданы айтқан: "Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist", яғни "Барлық нәрсе улы, ештеңеде у болмағандықтан, доза ғана бір затты улы емес етеді". Бұл көбінесе былай қысқартылады: "Доза уды жасайды" немесе латын тілінде "Sola dosis facit venenum". Матье Орфила да токсикологияның заманауи әкесі саналады, ол 1813 жылы "Трайт дез пуазон" (Toxicologie générale) еңбегінде бұл пәнге алғашқы ресми сипаттама берген. 1850 жылы Жан Стас өсімдік уларын адам тінінен табысты бөліп алған алғашқы адам болды. Бұл оған Бокарм ісі бойынша никотинді у ретінде қолдануды анықтауға мүмкіндік берді, соның арқасында Бельгия графы Гипполит Висар де Бокармды қайын сіңілісін өлтіргені үшін айыптауға қажетті дәлелдер ұсырылды.
Негізгі қағидалар
Токсикалық әсерді бағалаудың мақсаты – заттың зиянды әсерін анықтау. Зиянды әсерлер екі негізгі факторға байланысты: i) әсер ету жолдары (ауыз арқылы, ингаляциялық немесе тері арқылы) және ii) доза (әсер ету ұзақтығы мен концентрациясы). Дозаны зерттеу үшін заттар жедел және созылмалы модельдерде сыналып жатады. Әдетте, заттың қатерлі ісік тудыратын-тудырмайтынын анықтау және басқа да уыттылық түрлерін зерттеу үшін әртүрлі тәжірибелер жүргізіледі. Бұл – химиялық, физикалық немесе биологиялық факторлардың тірі организмдерге және қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерлерін зерттеу, сондай-ақ мұндай әсерлердің алдын алу және жақсарту саласын қамтиды. Дәлелге негізделген токсикология токсикологиялық қауымдастықтың қазіргі ғылыми бағалау тәсілдерінің шектеулеріне қатысты алаңдаушылықтарын шешуге көмектеседі. Бұған шешім қабылдаудағы ашықтық, түрлі дәлелдерді жинақтау, бейтараптылық пен сенімділікті бағалау сияқты мәселелер жатады. Дәлелге негізделген токсикологияның бастауы дәлелге негізделген тәжірибелерге бағытталған кең қозғалыста жатыр.
Сынау әдістері
Токсикалық зерттеулер тірі организмде (in vivo), оқшауланған жасушалар немесе тіндерде (in vitro) немесе компьютерлік модельдеу арқылы (in silico) жүргізілуі мүмкін.
In vivo үлгілік организм
Токсикологияның классикалық эксперименталды құралы – адам емес жануарларға жүргізілетін сынақтар. Олар кішкентай сүтқоректілерді алмастыра алады, сондай-ақ зебра балықтары (Danio rerio), төменгі сатыдағы омыртқалы жануарларда тірі организмдегі токсикологияны зерттеуге мүмкіндік береді, және Caenorhabditis elegans та қолданылады. 2014 жылғы мәліметтерге сәйкес, мұндай жануарларға жүргізілетін сынақтар заттардың тірі организмде қалай әрекет ететіні туралы басқа тәсілдермен алуға болмайтын маңызды ақпаратты ұсынады. Токсикологиялық сынақтарда адам емес жануарларды пайдалану кейбір ұйымдар тарапынан жануарлардың құқықтарын қорғау мақсатында қарсылыққа ұшырайды және белгілі бір жағдайларда, мысалы, Еуропалық Одақта косметиканы сынау сияқты, шектеулерге немесе толық тыйым салуға алып келді.
In vitro әдістері
Жануарлар моделіндегі сынақтар адамға тигізетін әсерді бағалау әдісі болып қала берсе де, жануарларға сынақ жүргізуде этикалық және техникалық мәселелер бар. 1950 жылдардың соңынан бері токсикология саласы «Үш Р» қағидасы бойынша – жануарлармен жүргізілетін тәжірибелердің санын қажетті ең төменгі деңгейге дейін азайту; тәжірибелерді азапты азайту үшін жетілдіру, және in vivo тәжірибелерін басқа түрлермен алмастыру, немесе мүмкін болған жағдайда қарапайым тіршілік формаларын пайдалану арқылы жануарларға жүргізілетін сынақтарды азайтуға немесе тоқтатуға ұмтылып келеді. Токсикологиядағы баламалы сынақ әдістерінің тарихи дамуы Balls еңбегінде жарияланған. Компьютерлік модельдеу – in vitro токсикологиялық сынақтың баламалы әдісінің мысалы; химиялық заттар мен белоктардың компьютерлік модельдерін пайдалану арқылы құрылым-белсенділік байланысын анықтауға болады, сондай-ақ маңызды функциялары бар белоктармен байланысып, олардың жұмысына кедеріл келтіруі мүмкін химиялық құрылымдарды анықтауға болады. Бұл жұмыс молекулалық модельдеу және статистика саласындағы сарапшылық білімді, сондай-ақ химия, биология және токсикология саласындағы сарапшы пікірін қажет етеді. 2014 жылға дейін бұл көзқарас іске аспады. АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі өздерінің ToxCast бағдарламасында (CompTox Chemicals Dashboard құрамында) 1065 химиялық және дәрілік затты in silico модельдеу және жасуша метаболизмінің өзгеруіне негізделген адамның көпкөзді шеміршек жасушаларына негізделген талдау арқылы даму токсикалықтарын болжау үшін зерттеді. 2020 жылы жарияланған ToxCast STM деректерін талдаудың негізгі нәтижелері: (1) 1065 химиялық заттың 19%-ы даму токсикалықтарын болжады, (2) талдаудың нәтижесі адамның туа біткен дамуындағы токсикалықты зерттеу үшін қолданылатын жануарлар моделімен салыстырғанда 79-82% дәлдікке жетті, бірақ сезімталдық орташа болды (<67%), (3) жануарлар зерттеулеріне қатысты дәлелдердің қатаң талаптары қолданылғанда сезімталдық жақсарды, және (4) ToxCast-тағы белгілі биохимиялық мақсаттарға ең күшті химиялық заттардың статистикалық талдауы STM жауабымен оң және теріс байланыстарды көрсетті, бұл мақсатты доменнің механикалық негіздері мен оның биологиялық аспектісі туралы түсінік береді. Кейбір жағдайларда жануарлар зерттеулерінен бас тарту заңмен немесе регламентпен міндеттелген; Еуропалық Одақ (ЕО) 2013 жылы косметика үшін жануарлар зерттеулерін қолдануға тыйым салды.
Дозалық әсердің күрделілігі
Көптеген химиялық заттар классикалық доза-жауап қисығын көрсетеді – төмен дозада (бір шектен төмен) әсер байқалмайды. Бұл, мысалы, темекі түтінінің құрамындағы заттар сияқты, аз мөлшердегі ластаушы заттарға да қатысты қолданылады.
Түрлері
Медициналық токсикология – дәрігер мәртебесін (MD немесе DO дәрежесі және арнайы білім мен тәжірибе) талап ететін ғылым саласы. Клиникалық токсикологияны дәрігерлер ғана емес, сондай-ақ клиникалық токсикология бойынша магистр дәрежесі бар басқа да денсаулық сақтау мамандары: дәрігерлердің көмекшілері, медбикелер, фармацевттер және басқа да орта медициналық қызметкерлер де жүзеге асыра алады. Соттық токсикология – өлім, улану және есірткі пайдалануды медициналық немесе құқықтық тұрғыдан зерттеуге токсикологияны, аналитикалық химия, фармакология және клиникалық химия сияқты басқа да ғылымдарды пайдаланатын ғылым саласы. Соттық токсикология үшін токсикологиялық зерттеудің құқықтық салдары немесе қолданылатын технология емес, нәтижелерді алу және дұрыс түсіндіру маңызды. Есептеу токсикологиясы – қоршаған ортаны ластаушы заттар мен дәрі-дәрмектер сияқты химиялық заттардың денсаулыққа зиянды әсерін жақсырақ түсіну және болжау үшін математикалық және компьютерлік модельдерді дамытатын ғылым саласы. «21 ғасырдағы токсикология» жобасы аясында терең нейрондық желілер, кездейсоқ орман және қолдау векторлық машиналар ең жақсы болжау модельдері ретінде анықталды, олар in vitro эксперименттерінің нәтижелеріне қол жеткізе алады. Кәсіптік токсикология – жұмыс орындарындағы химиялық қауіптерге қатысты токсикологияны қолдану.
Токсикология мамандығы
Токсиколог – улар мен токсиндердің әсерін, олардың тудыратын белгілерді, механизмдерін, емдеу жолдарын және анықтау әдістерін зерттейтін ғалым немесе медициналық қызметкер, әсіресе адамдардың улануын зерттейді.
Талаптар
Токсиколог ретінде жұмыс істеу үшін токсикология немесе биология, химия, фармакология немесе биохимия сияқты туыс мамандықтар бойынша диплом алу қажет. Токсикология бакалавриат бағдарламалары токсиндердің химиялық құрамын және олардың биохимия, физиология және экологияға тигізетін әсерін қамтиды. Өмір ғылымдарына кіріспе курстарын аяқтағаннан кейін студенттер әдетте зертханаларда оқуға түсіп, токсикология принциптерін зерттеу және басқа да зерттеулерге қолданады. Алға қойған мақсатына жеткен студенттер фармацевтикалық өнеркәсіп немесе құқық қорғау органдары сияқты токсикология әдістерін қолданатын нақты салаларға тереңдейді. Токсикология қоғамы (SOT) токсикология бойынша бакалавр дипломын ұсынбайтын жоғары оқу орындарында оқитын студенттерге биология немесе химия бойынша диплом алуды ұсынады. Сонымен қатар, SOT болашақ токсикологтарға статистика және математика курстарын оқуға, сондай-ақ зертханалық курстар, студенттік ғылыми жобалар және тәжірибелік жұмыстар арқылы зертхана тәжірибесін жинақтауға кеңес береді. Медициналық токсиколог болу үшін АҚШ-тағы дәрігерлер шұғыл медицина, педиатрия немесе ішкі медицина салаларында резиденттурадан өтеді, содан кейін Медициналық токсикология бойынша стипендия алып, Америка медициналық токсикология колледжінің (ACMT) сертификатын алады.
Міндеттер
Токсикологтар академиялық, коммерциялық емес және өндірістік салалардағы зерттеулер, өнім қауіпсіздігін бағалау, консультация беру, мемлекеттік қызмет және заңдық реттеу сияқты көптеген түрлі міндеттерді атқарады. Химиялық заттардың әсерін зерттеу және бағалау үшін токсикологтар мұқият жоспарланған зерттеулер мен тәжірибелер жүргізеді. Бұл тәжірибелер химиялық заттың қандай мөлшері зиян келтіруі мүмкін екенін және белгілі бір химиялық заттарды қамтитын өнімдерге жақын болудың немесе оларды қолданудың қандай қауіптері бар екенін анықтауға көмектеседі. Зерттеу жобалары токсикалық ластағыштардың қоршаған ортаға тигізетін әсерін бағалаудан бастап, адам иммундық жүйесінің фармацевтикалық препараттардағы химиялық қосылыстарға қалай жауап беретінін бағалауға дейін ауқымды болуы мүмкін. Токсикологтардың негізгі міндеті – химиялық заттардың тірі организмдерге және олардың қоршаған ортасына тигізетін әсерін анықтау болса да, нақты жұмыс міндеттері сала мен жұмыс берушіге байланысты өзгеріп отыруы мүмкін. Мысалы, криминалистік токсикологтар қылмыс орнындағы улы заттарды іздесе, су токсикологтары су қоймаларының уыттылық деңгейін талдауы мүмкін.
Өтемақы
Токсикология саласындағы жұмыс орындарының жалақысы бірнеше факторға байланысты, оның ішінде білім деңгейі, мамандығы және тәжірибесі. АҚШ Еңбек статистикасы бюросы (BLS) биологиялық ғалымдардың, оның ішінде токсикологтардың жұмыс орындары 2008 мен 2018 жылдар аралығында 21%-ға артуы күтілгенін хабарлайды. BLS бұл артудың себебі биотехнологиядағы ғылыми-зерттеу және дамыту саласының өсуі, сондай-ақ биологиялық ғылымдардағы негізгі және медициналық зерттеулерге бөлінетін бюджеттің ұлғаюы болуы мүмкін екенін атап көрсетті.