A interação de um tóxico ou de seus produtos de transformação no corpo com os elementos estruturais dos biossistemas, que fundamentam o processo tóxico em desenvolvimento, é chamada de mecanismo de ação tóxica. A interação é realizada devido a reações físico-químicas e químicas.

Um processo tóxico iniciado por reações físico-químicas geralmente é causado pela dissolução de um tóxico em determinados ambientes (aquosos ou lipídicos) de células e tecidos do corpo. Neste caso, as propriedades físico-químicas do meio solvente (pH, viscosidade, condutividade elétrica, força das interações intermoleculares, etc.) mudam significativamente. Uma característica desse tipo de interação é a ausência de uma dependência estrita da qualidade do efeito em desenvolvimento nas propriedades químicas da molécula tóxica. Assim, todos os ácidos, álcalis, agentes oxidantes fortes, alguns solventes orgânicos e compostos de alto peso molecular sem atividade específica atuam nos tecidos.

Mais frequentemente, o efeito tóxico é baseado em reações químicas do tóxico com um determinado elemento estrutural do sistema vivo. O componente estrutural de um sistema biológico com o qual um tóxico interage quimicamente é chamado de “receptor” ou “alvo”.

Mecanismos de ação tóxica da grande maioria substancias químicas atualmente desconhecido. Nesse sentido, muitas das classes de moléculas e complexos moleculares que formam o corpo descritos a seguir são consideradas, em sua maioria, apenas como prováveis ​​receptores (alvos) da ação dos venenos. Considerá-los sob essa perspectiva é legítimo, uma vez que a ação de alguns tóxicos bem estudados se baseia na interação com representantes justamente dessas classes de biomoléculas.

1. Definição do conceito de “receptor” em toxicologia

O conceito de "receptor" é muito amplo. Na maioria das vezes em biologia é usado nos seguintes sentidos:

1. Conceito geral. Os receptores são locais de ligação relativamente específica no biosubstrato de xenobióticos (ou moléculas endógenas), desde que o processo de ligação obedeça à lei da ação das massas. Moléculas inteiras de proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, lipídios ou seus fragmentos podem atuar como receptores. Em relação a um fragmento de uma biomolécula que está diretamente envolvido na formação de um complexo com uma substância química, o termo “região receptora” é frequentemente utilizado. Por exemplo, o receptor de monóxido de carbono no corpo é a molécula de hemoglobina, e a região receptora é o íon ferroso encerrado no anel heme porfirina.

2. Receptores seletivos. Com a complexidade evolutiva dos organismos, formam-se complexos moleculares especiais - elementos sistemas biológicos, tendo alta afinidade por substâncias químicas individuais que desempenham funções de biorreguladores (hormônios, neurotransmissores, etc.). Partes de sistemas biológicos que têm maior afinidade por biorreguladores especiais individuais são chamadas de “receptores seletivos”. As substâncias que interagem com receptores seletivos de acordo com a lei da ação das massas são chamadas de ligantes de receptores seletivos. A interação de ligantes endógenos com receptores seletivos é de particular importância para a manutenção da homeostase.

Muitos receptores seletivos consistem em diversas subunidades, das quais apenas algumas possuem sítios de ligação ao ligante. Muitas vezes o termo "receptor" é utilizado para se referir apenas a tais subunidades de ligação ao ligando.

3. Os receptores permanentes são receptores seletivos, cuja estrutura e propriedades são codificadas por meio de genes especiais ou complexos genéticos permanentes. No nível fenotípico, as alterações no receptor por meio da recombinação genética se desenvolvem extremamente raramente. Mudanças na composição de aminoácidos da proteína que forma o receptor seletivo, que às vezes surgem durante a evolução devido a transformações poligenéticas, via de regra, têm pouco efeito sobre características funcionais o último, sua afinidade por ligantes endógenos e xenobióticos.

Os receptores permanentes incluem:

Neurotransmissores e receptores hormonais. Tal como outros receptores selectivos, estes receptores são capazes de interagir selectivamente com alguns xenobióticos (drogas, tóxicos). Os xenobióticos podem atuar tanto como agonistas quanto como antagonistas de ligantes endógenos. Como resultado, uma determinada função biológica sob o controle de um determinado aparelho receptor;

As enzimas são estruturas proteicas que interagem seletivamente com substratos cuja transformação catalisam. As enzimas também podem interagir com substâncias estranhas, que neste caso tornam-se inibidores ou reguladores alostéricos de sua atividade;

Proteínas de transporte - ligam-se seletivamente a ligantes endógenos de uma determinada estrutura, realizando sua deposição ou transferência através de diversas barreiras biológicas. Os tóxicos que interagem com as proteínas de transporte também atuam como inibidores ou reguladores alostéricos.

4. Receptores com estrutura variável. Estes são principalmente anticorpos e receptores de ligação a antígenos de linfócitos T. Receptores deste tipo são formados em células precursoras de formas celulares maduras devido à recombinação induzida por influências externas de 2 a 5 genes que controlam sua síntese. Se a recombinação ocorrer durante o processo de diferenciação celular, então os receptores de apenas uma determinada estrutura serão sintetizados em elementos maduros. Dessa forma, formam-se receptores seletivos para ligantes específicos e a proliferação leva ao aparecimento de um clone inteiro de células contendo esses receptores.

Como decorre das definições acima, em biologia o termo “receptor” é utilizado principalmente para designar estruturas que estão diretamente envolvidas na percepção e transmissão de sinais biológicos e são capazes de se ligar seletivamente, além de ligantes endógenos (neurotransmissores, hormônios, substratos ), alguns compostos estrangeiros.

Em toxicologia (assim como em farmacologia), o termo “receptor” refere-se a qualquer elemento estrutural de um sistema vivo (biológico) com o qual um tóxico (droga) interage quimicamente. Nesta leitura, este conceito foi introduzido na biologia química no início do século XX por Paul Ehrlich (1913).

A gama de características energéticas da interação receptor-ligante é extraordinariamente ampla: desde a formação de ligações fracas e facilmente quebráveis ​​até a formação de complexos irreversíveis (ver acima). A natureza da interação e a estrutura do complexo formado dependem não apenas da estrutura do tóxico, da conformação do receptor, mas também das propriedades do meio: pH, força iônica, etc. De acordo com a lei da ação das massas, o número de complexos substância-receptor formados é determinado pela energia de interação (afinidade) e pelo conteúdo de ambos os componentes da reação (substância e seu receptor) no sistema biológico.

Os receptores podem ser “silenciosos” e ativos. Um receptor “silencioso” é um componente estrutural de um sistema biológico, cuja interação com uma substância não leva à formação de uma resposta (por exemplo, a ligação do arsênico às proteínas que compõem o cabelo e as unhas). Um receptor ativo é um componente estrutural de um sistema biológico, cuja interação com um tóxico inicia o processo tóxico. Para evitar dificuldades terminológicas, o termo “estrutura alvo” é frequentemente utilizado para designar elementos estruturais com os quais um tóxico interage para iniciar um processo tóxico, em vez do termo “receptor”.

Os seguintes postulados são aceitos:

O efeito tóxico de uma substância é mais pronunciado quanto maior for o número de receptores ativos (estruturas alvo) que interagem com o tóxico;

A toxicidade de uma substância é maior, quanto menor a sua quantidade se liga aos receptores “silenciosos”, mais eficazmente atua no receptor ativo (estrutura alvo), mais valor mais alto tem um receptor e um sistema biológico danificado para manter a homeostase de todo o organismo.

Qualquer célula, tecido, órgão contém um grande número de receptores potenciais de vários tipos ("desencadeando" vários reações biológicas), com os quais os ligantes podem interagir. Levando em consideração o acima exposto, a ligação de um ligante (tanto uma substância endógena quanto um xenobiótico) a um receptor de um determinado tipo é seletiva apenas em uma determinada faixa de concentração. Um aumento na concentração de um ligante em um sistema biológico leva a uma ampliação da gama de tipos de receptores com os quais ele interage e, conseqüentemente, a uma mudança em sua atividade biológica. Este é também um dos princípios fundamentais da toxicologia, comprovado por inúmeras observações.

Os alvos (receptores) para efeitos tóxicos podem ser:

Elementos estruturais do espaço intercelular;

Elementos estruturais das células do corpo;

Elementos estruturais de sistemas de regulação da atividade celular.

2. O efeito do tóxico nos elementos do espaço intercelular

Cada célula do corpo é cercada por um ambiente aquoso - fluido intersticial ou intercelular. Para as células sanguíneas, o fluido intercelular é o plasma sanguíneo. As principais propriedades do fluido intercelular: sua composição eletrolítica e uma certa pressão osmótica. A composição eletrolítica é determinada principalmente pelo conteúdo de íons Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3-, etc.; pressão osmótica - presença de proteínas, outros ânions e cátions. O fluido intercelular contém numerosos substratos para o metabolismo celular, produtos do metabolismo celular e moléculas que regulam a atividade celular.

Uma vez no fluido intercelular, o tóxico pode alterar suas propriedades físico-químicas e entrar em interação química com seus elementos estruturais. Uma mudança nas propriedades do fluido intercelular leva imediatamente a uma reação das células. Os seguintes mecanismos de ação tóxica são possíveis devido à interação do tóxico com os componentes do fluido intercelular:

1. Efeitos eletrolíticos. A violação da composição eletrolítica é observada em caso de envenenamento por substâncias que podem se ligar a íons. Assim, durante a intoxicação com fluoretos (F-), alguns agentes complexantes (Na2EDTA, DTPA, etc.), outros tóxicos (etilenoglicol, que é metabolizado para formar ácido oxálico), íons cálcio se ligam no sangue e no fluido intercelular, desenvolve-se hipocalcemia aguda , acompanhada de distúrbios do sistema nervoso, atividade, tônus ​​​​muscular, sistema de coagulação sanguínea, etc. Violação equilíbrio iônico, em alguns casos, pode ser eliminado pela introdução de soluções eletrolíticas no corpo.

2. Efeitos do pH. A intoxicação por diversas substâncias, apesar da alta capacidade tampão do fluido intercelular, pode ser acompanhada por uma violação significativa das propriedades ácido-base do ambiente interno do corpo. Assim, o envenenamento por metanol leva ao acúmulo de ácido fórmico no organismo, causando acidose grave. Alterações no pH do fluido intersticial também podem ser consequência de efeitos tóxicos secundários e desenvolver-se como resultado de perturbações dos processos de bioenergética, hemodinâmica (acidose/alcalose metabólica), respiração externa(acidose gasosa/alcalose). Em casos graves, o pH pode ser normalizado através da administração de soluções tampão à vítima.

3. Ligação e inativação de elementos estruturais do fluido intercelular e do plasma sanguíneo. O plasma sanguíneo contém elementos estruturais com alta Atividade biológica, que pode se tornar alvo da ação de tóxicos. Estes incluem, por exemplo, fatores do sistema de coagulação sanguínea, enzimas hidrolíticas (esterases), xenobióticos destrutivos, etc. A consequência desta ação pode ser não apenas intoxicação, mas também alobiose. Por exemplo, a inibição da atividade das carboxilesterases plasmáticas que destroem compostos organofosforados (OP) com fosfato de tri-o-cresil (TOCP) leva a um aumento significativo na toxicidade deste último.

4. Violação da pressão osmótica. Distúrbios significativos na pressão osmótica do sangue e do líquido intersticial durante a intoxicação são, via de regra, de natureza secundária (disfunção hepática, renal, edema pulmonar tóxico). O efeito de desenvolvimento tem um efeito prejudicial sobre estado funcional células, órgãos e tecidos de todo o corpo.

3. O efeito dos tóxicos nos elementos estruturais das células

Os elementos estruturais das células com os quais os tóxicos interagem, via de regra, são:

Ácidos nucleicos;

Elementos lipídicos de biomembranas;

Receptores seletivos para biorreguladores endógenos (hormônios, neurotransmissores, etc.).

TOXICOMETRIA

DEPENDÊNCIA "EFEITO DOSE" EM TOXICOLOGIA

O espectro de manifestações do processo tóxico é determinado pela estrutura do tóxico. Contudo, a gravidade do efeito resultante é uma função da quantidade de agente activo.

Para denotar a quantidade de uma substância que atua sobre um objeto biológico, utiliza-se o conceito de dose. Por exemplo, a introdução de um tóxico na quantidade de 500 mg no estômago de um rato pesando 250 g e de um coelho pesando 2.000 g significa que os animais receberam doses iguais a 2 e 0,25 mg/kg, respectivamente (o conceito de “dose” será discutida com mais detalhes abaixo).

A relação dose-efeito pode ser rastreada em todos os níveis de organização da matéria viva: do molecular ao populacional. Neste caso, na grande maioria dos casos será registrado padrão geral: com o aumento da dose, o grau de dano ao sistema aumenta; Um número crescente de seus elementos constituintes está envolvido no processo.

Dependendo da dose eficaz, quase qualquer substância, sob certas condições, pode ser prejudicial ao organismo. Isto é verdade para substâncias tóxicas que agem tanto localmente como após reabsorção em ambientes internos.

A manifestação da relação dose-efeito é significativamente influenciada pela variabilidade intra e interespecífica dos organismos. Na verdade, os indivíduos pertencentes à mesma espécie diferem significativamente uns dos outros em características bioquímicas, fisiológicas e morfológicas. Essas diferenças são, na maioria dos casos, devidas às suas características genéticas. Devido às mesmas características genéticas, as diferenças interespecíficas são ainda mais pronunciadas. Nesse sentido, as doses de uma determinada substância em que causa danos a organismos da mesma e, principalmente, de espécies diferentes, às vezes diferem muito significativamente. Consequentemente, a relação dose-efeito reflecte as propriedades não só do tóxico, mas também do organismo sobre o qual actua. Na prática, isso significa que uma avaliação quantitativa da toxicidade, baseada no estudo da relação dose-efeito, deve ser realizada em experimentos em diversos objetos biológicos, sendo necessário recorrer a métodos estatísticos para o processamento dos dados obtidos.

Relação dose-efeito para mortalidade

4.1.3.1. Visualizações gerais

Como a morte após a ação de um tóxico é uma reação alternativa, implementada segundo o princípio do “tudo ou nada”, este efeito é considerado o mais conveniente para determinar a toxicidade das substâncias; é utilizado para determinar o valor da dose letal média (LD50).

A determinação da toxicidade aguda pelo indicador “mortalidade” é realizada pelo método de formação de subgrupos (ver acima). O tóxico é administrado por um dos maneiras possíveis(enteral, parenteral) sob condições controladas. Deve-se levar em consideração que o método de administração da substância afeta de forma mais significativa a magnitude da toxicidade.

São utilizados animais do mesmo sexo, idade, peso, mantidos em dieta específica, nas condições de alojamento necessárias, temperatura, umidade, etc. Os estudos são repetidos em vários tipos de animais de laboratório. Após a administração do composto químico em estudo, são feitas observações para determinar o número de animais mortos, geralmente durante um período de 14 dias. No caso de aplicação de uma substância na pele é absolutamente necessário registrar o tempo de contato, bem como estipular as condições de aplicação (de fechado ou espaço aberto influência foi realizada). É óbvio que o grau de dano à pele e a gravidade do efeito de reabsorção são função tanto da quantidade de material aplicado quanto da duração do seu contato com a pele. Para todas as vias de exposição que não a inalação, a dose de exposição é normalmente expressa como a massa (ou volume) da substância em estudo por unidade de peso corporal (mg/kg; ml/kg).

Para a exposição por inalação, a dose de exposição é expressa como a quantidade de substância em estudo presente numa unidade de volume de ar: mg/m3 ou partes por milhão (ppm). Com este método de exposição, é muito importante considerar o tempo de exposição. Quanto mais longa for a exposição, maior será a dose de exposição e maior será o potencial de efeitos adversos. As informações obtidas sobre a relação dose-resposta para diferentes concentrações de uma substância no ar inalado devem ser obtidas no mesmo tempo de exposição. O experimento pode ser estruturado de forma diferente, ou seja, diferentes grupos de animais experimentais inalam a substância na mesma concentração, mas em tempos diferentes.

Para uma avaliação aproximada da toxicidade das substâncias ativas inalatórias, que leva simultaneamente em consideração tanto a concentração do tóxico como o tempo de sua exposição, costuma-se utilizar o valor “toxodose”, calculado de acordo com a fórmula proposta por Haber em o início do século:

W = Ct, onde

W - toxodose (mg min/m3)

C - concentração de tóxico (mg/m3)

t - tempo de exposição (min)

Supõe-se que com a inalação de substâncias por um curto prazo, o mesmo efeito (morte de animais de laboratório) será alcançado tanto com uma exposição curta a altas doses quanto com uma exposição mais longa a substâncias em concentrações mais baixas, enquanto o produto do tempo e da concentração para a substância continua sem alteração. Na maioria das vezes, a definição de toxodoses foi utilizada para caracterizar os agentes de guerra química.

Interpretação e uso prático dos resultados

Normalmente, a principal conclusão que um toxicologista tira ao estabelecer uma relação dose-resposta positiva é que existe uma relação de causa e efeito entre a exposição à substância em estudo e o desenvolvimento do processo tóxico. Contudo, a informação de dependência deve ser interpretada apenas em relação às condições sob as quais é obtida. Um grande número de factores influenciam o seu carácter e são específicos de cada substância e espécie biológica sobre cujos representantes a substância actua. A este respeito, é necessário levar em conta uma série de circunstâncias:

1. A precisão das características quantitativas do valor LD50 é alcançada através de experimentação cuidadosa e adequada processamento estatístico os resultados obtidos. Se, ao repetir um experimento para determinação da toxicidade, forem obtidos dados quantitativos diferentes dos obtidos anteriormente, isso pode ser consequência da variabilidade das propriedades do objeto biológico utilizado e das condições ambiente.

2. A característica mais importante do perigo de uma substância é o momento da morte após a exposição ao tóxico. Assim, substâncias com o mesmo valor de LD50, mas com tempos de morte diferentes, podem representar perigos diferentes. Substâncias de ação rápida são frequentemente consideradas mais perigosas. No entanto, substâncias de “acção lenta” com um período latente muito longo tendem frequentemente a acumular-se no corpo e são, portanto, também extremamente perigosas. Os tóxicos de ação rápida incluem agentes de guerra química (FOV, ácido cianídrico, substâncias efeito irritante etc.). As substâncias retardadas são hidrocarbonetos policíclicos poli-halogenados (dioxinas halogenadas, dibenzofuranos, etc.), alguns metais (cádmio, tálio, mercúrio, etc.) e muitos outros.

3. Uma interpretação mais completa dos resultados obtidos na avaliação da toxicidade, além da determinação das características quantitativas, requer um estudo detalhado das causas de morte (ver secção correspondente). Se uma substância pode causar vários efeitos potencialmente fatais (parada respiratória, parada cardíaca, colapso, etc.), é necessário entender qual dos efeitos está causando, e também se esse fenômeno pode causar uma complicação da relação dose-resposta. Por exemplo, vários efeitos biológicos podem causar a morte nas fases aguda e tardia da intoxicação. Assim, a intoxicação com dicloroetano já nas primeiras horas pode levar um animal experimental à morte por depressão do sistema nervoso central (efeito narcótico, não eletrolítico). Nos períodos tardios de intoxicação, o animal morre por insuficiência renal e hepática aguda (efeito citotóxico). Obviamente, isto também é importante na determinação das características quantitativas da toxicidade. Assim, o nitrito de terc-butila, quando administrado por via intraperitoneal em camundongos e registrando o efeito letal em 30 minutos, tem um valor de LD50 de 613 mg/kg; quando as mortes são registradas em até 7 dias, o LD50 é de 187 mg/kg. A morte nos primeiros minutos aparentemente ocorre em decorrência do enfraquecimento do tônus ​​​​vascular e da formação de metemoglobina, no período posterior, por lesão hepática.

4. O valor LD50 obtido numa experiência aguda não é uma característica da toxicidade de uma substância após exposição subaguda ou crónica repetida. Assim, para substâncias com alta capacidade de acumulação, o valor da concentração letal do tóxico no meio ambiente, determinado após uma única administração, pode ser significativamente superior à concentração que causa a morte com exposição prolongada. Para substâncias fracamente cumulativas, estas diferenças podem não ser tão significativas.

Na prática, os dados de dose-resposta e os valores de LD50 são frequentemente utilizados nas seguintes situações:

1. Caracterizar a toxicidade aguda de substâncias durante estudos toxicológicos de rotina e comparar a toxicidade de vários compostos químicos.

TOXICOCINÉTICA

A toxicocinética é uma seção da toxicologia na qual os padrões são estudados, bem como os padrões qualitativos e características quantitativas reabsorção, distribuição, biotransformação de xenobióticos no corpo e sua eliminação (Figura 1).

Figura 1. Estágios de interação de um organismo com um xenobiótico

Do ponto de vista da toxicocinética, o corpo é um sistema complexo e heterogêneo composto por um grande número de compartimentos (divisões): sangue, tecidos, líquido extracelular, conteúdo intracelular, com propriedades diversas, separados uns dos outros por barreiras biológicas. As barreiras incluem membranas celulares e intracelulares, barreiras histohemáticas (por exemplo, sangue-cérebro), tecidos tegumentares (pele, membranas mucosas). A cinética das substâncias no corpo é, em essência, a superação das barreiras biológicas e a distribuição entre os compartimentos (Figura 2).

Durante a ingestão, distribuição e remoção de uma substância, são realizados os processos de sua mistura (convecção), dissolução em meio biológico, difusão, osmose e filtração através de barreiras biológicas.

As características específicas da toxicocinética são determinadas tanto pelas propriedades da própria substância quanto pelas características estruturais e funcionais do organismo.

Figura 2. Esquema da movimentação de substâncias nos principais compartimentos do corpo

As características mais importantes de uma substância que influenciam os seus parâmetros toxicocinéticos são:

Coeficiente de partição no sistema óleo/água - determina a capacidade de acumulação no ambiente apropriado: lipossolúvel - em lipídios; solúvel em água - em água;

Tamanho molecular - afeta a capacidade de difusão no ambiente e penetração nos poros das membranas e barreiras biológicas;

Constante de dissociação - determina a proporção relativa de moléculas tóxicas dissociadas nas condições do ambiente interno do corpo, ou seja, a proporção de moléculas na forma ionizada e não ionizada. Moléculas dissociadas (íons) não penetram bem nos canais iônicos e não penetram nas barreiras lipídicas;

Propriedades químicas - determinam a afinidade do tóxico com os elementos químicos e bioquímicos das células, tecidos e órgãos.

Propriedades do corpo que influenciam a toxicocinética dos xenobióticos.

Propriedades dos compartimentos:

A proporção de água e gordura nas células, tecidos e órgãos. As estruturas biológicas podem conter pouco ( músculo), ou muita gordura ( membranas biológicas, tecido adiposo, cérebro);

A presença de moléculas que se ligam ativamente ao tóxico. Por exemplo, os ossos contêm estruturas que se ligam ativamente não apenas ao cálcio, mas também a outros metais divalentes (chumbo, estrôncio, etc.).

Propriedades das barreiras biológicas:

Grossura;

Presença e tamanho de poros;

A presença ou ausência de mecanismos para transporte ativo ou facilitado de produtos químicos.

De acordo com os conceitos existentes, a força do efeito de uma substância no organismo é função de sua concentração no local de interação com a estrutura alvo, que por sua vez é determinada não apenas pela dose, mas também pelos parâmetros toxicocinéticos do xenobiótico. . A toxicocinética formula a resposta à pergunta: como a dose e o método de exposição de uma substância ao organismo afetam o desenvolvimento de um processo tóxico?

METABOLISMO DOS XENOBIÓTICOS

Muitos xenobióticos, uma vez no corpo, sofrem biotransformação e são liberados na forma de metabólitos. A biotransformação é amplamente baseada em transformações enzimáticas de moléculas. O significado biológico do fenômeno é a transformação de uma substância química em uma forma conveniente para remoção do corpo, reduzindo assim o tempo de sua ação.

O metabolismo dos xenobióticos ocorre em duas fases (Figura 1).

Figura 1. Fases do metabolismo de compostos estranhos

Durante a primeira fase da transformação redox ou hidrolítica, a molécula da substância é enriquecida com grupos funcionais polares, o que a torna reativa e mais solúvel em água. Na segunda fase, ocorrem processos sintéticos de conjugação de produtos intermediários metabólicos com moléculas endógenas, resultando na formação de compostos polares que são excretados do corpo por meio de mecanismos especiais de excreção.

A variedade de propriedades catalíticas das enzimas de biotransformação e sua baixa especificidade de substrato permitem ao organismo metabolizar substâncias de estruturas muito diferentes. Ao mesmo tempo, em animais de diferentes espécies e em humanos, o metabolismo dos xenobióticos está longe de ser o mesmo, uma vez que as enzimas envolvidas na transformação de substâncias estranhas são frequentemente específicas da espécie.

A consequência da modificação química de uma molécula xenobiótica pode ser:

1. Toxicidade reduzida;

2. Aumento da toxicidade;

3. Mudança na natureza do efeito tóxico;

4. Início do processo tóxico.

O metabolismo de muitos xenobióticos é acompanhado pela formação de produtos que são significativamente inferiores em toxicidade às substâncias originais. Assim, os tiocianatos formados durante a bioconversão do cianeto são centenas de vezes menos tóxicos que os xenobióticos originais. A eliminação hidrolítica do íon flúor das moléculas de sarin, soman e diisopropilfluorofosfato leva à perda da capacidade dessas substâncias de inibir a atividade da acetilcolinesterase e a uma diminuição significativa de sua toxicidade. O processo de perda de toxicidade de um produto tóxico como resultado da biotransformação é denominado “desintoxicação metabólica”.

NOÇÕES BÁSICAS DE ECOTOXICOLOGIA

O desenvolvimento da indústria está intimamente ligado à expansão da gama de produtos químicos utilizados. Quantidades crescentes de pesticidas, fertilizantes e outros produtos químicos utilizados são uma característica da agricultura e silvicultura modernas. Esta é a razão objectiva do aumento constante do perigo químico para o ambiente, oculto na própria natureza da actividade humana.

Há apenas algumas décadas, os resíduos químicos da produção eram simplesmente despejados no ambiente e os pesticidas e fertilizantes eram pulverizados de forma quase incontrolável, com base em considerações utilitárias, em vastas áreas. Ao mesmo tempo, acreditava-se que as substâncias gasosas deveriam se dissipar rapidamente na atmosfera, os líquidos deveriam se dissolver parcialmente na água e ser levados para longe dos locais de emissão. Embora o material particulado tenha se acumulado significativamente nas regiões, o perigo potencial das emissões industriais foi considerado baixo. A utilização de pesticidas e fertilizantes teve um efeito económico muitas vezes superior aos danos causados ​​pelos tóxicos à natureza.

Porém, já em 1962, apareceu o livro “Primavera Silenciosa” de Rachel Carson, no qual a autora descreve casos de morte em massa de pássaros e peixes pelo uso descontrolado de agrotóxicos. Carson concluiu que os efeitos detectáveis ​​dos poluentes sobre animais selvagens prenunciam um desastre iminente também para os humanos. Este livro atraiu a atenção de todos. Surgiram sociedades de proteção ambiental e legislação governamental que regulamenta as emissões de xenobióticos. Com este livro, de fato, começou o desenvolvimento de um novo ramo da ciência - a toxicologia animal.

A ecotoxicologia foi apontada como ciência independente por Rene Trout, que pela primeira vez, em 1969, uniu duas ciências completamente assuntos diferentes: ecologia (segundo Krebs - a ciência das relações que determinam a distribuição e habitat dos seres vivos) e toxicologia. Com efeito, esta área do conhecimento inclui, para além dos indicados, elementos de outras Ciências Naturais como química, bioquímica, fisiologia, genética populacional, etc.

À medida que se desenvolveu, o próprio conceito de Ecotoxicologia sofreu uma certa evolução. Em 1978, Butler via a ecotoxicologia como a ciência que estuda os efeitos tóxicos dos agentes químicos nos organismos vivos, especialmente ao nível da população e da comunidade, dentro de ecossistemas definidos. Levin et al., em 1989, definiram-na como a ciência de prever os efeitos dos produtos químicos nos ecossistemas. Em 1994, W. e T. Forbes definiram a ecotoxicologia da seguinte forma: O campo do conhecimento que resume os efeitos ecológicos e toxicológicos dos poluentes químicos nas populações, comunidades e ecossistemas, traçando o destino (transporte, transformação e eliminação) de tais poluentes no ambiente.

Assim, a ecotoxicologia, segundo os autores, estuda o desenvolvimento de efeitos adversos manifestados pela ação de poluentes sobre uma ampla variedade de organismos vivos (de microrganismos a humanos), geralmente ao nível das populações ou ecossistemas como um todo, bem como o destino do produto químico no sistema biogeocenose.

Posteriormente, no âmbito da ecotoxicologia, passaram a destacar, como direção independente, uma de suas seções, denominada toxicologia ambiental.

Tem havido uma tendência de usar o termo ecotoxicologia apenas para se referir ao conjunto de conhecimentos relativos aos efeitos dos produtos químicos em ecossistemas que não sejam os humanos. Assim, segundo Walker et al.(1996), ecotoxicologia é o estudo de efeitos nocivos produtos químicos nos ecossistemas. Ao eliminar os objetos humanos do leque de objetos considerados pela ecotoxicologia, esta definição determina a diferença entre ecotoxicologia e toxicologia ambiental e determina o objeto de estudo desta última. Propõe-se que o termo toxicologia ambiental seja usado apenas para estudos dos efeitos diretos dos poluentes ambientais nos seres humanos.

No processo de estudo dos efeitos dos produtos químicos presentes no meio ambiente sobre os seres humanos e as comunidades humanas, a toxicologia ambiental opera com categorias e conceitos já estabelecidos da toxicologia clássica e, via de regra, aplica sua tradicional metodologia experimental, clínica e epidemiológica. O objeto de pesquisa são os mecanismos, a dinâmica de desenvolvimento, as manifestações dos efeitos adversos dos tóxicos e os produtos de sua transformação no meio ambiente sobre o homem.

Compartilhando esta abordagem em geral e apreciando-a positivamente significado prático, deve-se notar, no entanto, que as diferenças metodológicas entre a ecotoxicologia e a toxicologia ambiental são completamente apagadas quando o pesquisador é encarregado de avaliar os efeitos indiretos dos poluentes nas populações humanas (por exemplo, devido à modificação tóxica da biota), ou, por exemplo, pelo contrário, elucidando os mecanismos de ação dos produtos químicos no meio ambiente, sobre os representantes de uma ou outra espécie distinta de seres vivos. Nesse sentido, do ponto de vista teórico, a toxicologia ambiental, como ciência, é apenas um problema particular da toxicologia ambiental, enquanto a metodologia, o aparato conceitual e a estrutura das ciências são os mesmos.

1. Perfil xenobiótico do meio ambiente

Do ponto de vista de um toxicologista, os elementos abióticos e bióticos do que chamamos de meio ambiente são todos complexos, às vezes aglomerados organizados, misturas de inúmeras moléculas.

Para a ecotoxicologia, apenas as moléculas biodisponíveis são de interesse, ou seja, capaz de interagir não mecanicamente com organismos vivos. Via de regra, são compostos em estado gasoso ou líquido, na forma de soluções aquosas, adsorvidos em partículas de solo e superfícies diversas, sólidos, mas na forma de poeira finamente dispersa (tamanho de partícula inferior a 50 mícrons), finalmente substâncias que entram no corpo com os alimentos.

Alguns dos compostos biodisponíveis são utilizados pelos organismos, participando dos processos de sua plasticidade e metabolismo energético com o meio ambiente, ou seja, atuam como recursos de habitat. Outros, entrando no corpo de animais e plantas, não são utilizados como fonte de energia ou material plástico, mas, agindo em doses e concentrações suficientes, são capazes de modificar significativamente o curso do normal. processos fisiológicos. Tais compostos são chamados de estranhos ou xenobióticos (alienígenas à vida).

A totalidade das substâncias estranhas contidas no meio ambiente (água, solo, ar e organismos vivos) em uma forma (estado agregado) que lhes permite entrar em interações químicas e físico-químicas com objetos biológicos do ecossistema constituem o perfil xenobiótico da biogeocenose. O perfil xenobiótico deve ser considerado como um dos fatores mais importantes ambiente externo(juntamente com temperatura, iluminação, umidade, condições tróficas, etc.), que podem ser descritas por características qualitativas e quantitativas.

Um elemento importante do perfil xenobiótico são as substâncias estranhas contidas nos órgãos e tecidos dos seres vivos, uma vez que todas elas são, mais cedo ou mais tarde, consumidas por outros organismos (ou seja, têm biodisponibilidade). Pelo contrário, os produtos químicos fixados em objetos sólidos, não dispersíveis no ar e insolúveis em água (rochas, produtos industriais sólidos, vidro, plástico, etc.) não têm biodisponibilidade. Podem ser considerados fontes de formação de um perfil xenobiótico.

Perfis xenobióticos do meio ambiente, formados durante processos evolutivos que ocorrem no planeta há milhões de anos, podem ser chamados de perfis xenobióticos naturais. Eles são diferentes em diferentes regiões da Terra. As biocenoses existentes nestas regiões (biótopos) estão, de uma forma ou de outra, adaptadas aos correspondentes perfis xenobióticos naturais.

Várias colisões naturais, e nos últimos anos atividade econômica humanos, por vezes alteram significativamente o perfil xenobiótico natural de muitas regiões (especialmente as urbanizadas). Substâncias químicas que se acumulam no meio ambiente em quantidades incomuns para ele e causam alterações no perfil xenobiótico natural atuam como ecopoluentes (poluentes). Uma mudança no perfil xenobiótico pode resultar do acúmulo excessivo de um ou mais ecopoluentes no meio ambiente.

Isto nem sempre conduz a consequências prejudiciais para a vida selvagem e para a população. Somente um ecopoluente que se acumulou no meio ambiente em quantidade suficiente para iniciar um processo tóxico na biocenose (em qualquer nível de organização da matéria viva) pode ser designado como ecotóxico.

Um dos mais difíceis problemas práticos ecotoxicologia - determinação de parâmetros quantitativos nos quais um ecopoluente se transforma em ecotóxico. Ao decidir isso, é necessário levar em conta que condições reais Todo o perfil xenobiótico do ambiente afeta a biocenose, modificando assim a atividade biológica de um poluente individual. Portanto, em diferentes regiões (diferentes perfis xenobióticos, diferentes biocenoses), os parâmetros quantitativos da transformação de um poluente em ecotóxico são, a rigor, diferentes.

2. Ecotoxicocinética

A ecotoxicocinética é um ramo da ecotoxicologia que examina o destino dos xenobióticos (ecopoluentes) no meio ambiente: as fontes de seu aparecimento; distribuição em elementos abióticos e bióticos do meio ambiente; transformação de xenobióticos no meio ambiente; eliminação do meio ambiente.

2.1. Formação de perfil xenobiótico. Fontes de poluentes que entram no meio ambiente

Para o número fontes naturais Os xenobióticos biodisponíveis, de acordo com a OMS (1992), incluem: partículas de poeira transportadas pelo vento, aerossol de sal marinho, atividade vulcânica, incêndios florestais, partículas biogênicas, voláteis biogênicos. Outra fonte de xenobióticos no meio ambiente, cuja importância está aumentando constantemente, é a atividade humana

O elemento mais importante da caracterização ecotoxicológica dos poluentes é a identificação das suas fontes. Resolver esse problema está longe de ser fácil, porque... Às vezes, uma substância entra no meio ambiente em quantidades mínimas, às vezes na forma de impurezas ou de substâncias completamente inofensivas. Por fim, a formação de um ecopoluente no meio ambiente é possível em decorrência de transformações abióticas ou bióticas de outras substâncias.

2.2. Persistência

Numerosos processos abióticos (ocorrendo sem a participação de organismos vivos) e bióticos (ocorrendo com a participação de organismos vivos) no meio ambiente têm como objetivo eliminar (remover) ecopoluentes. Muitos xenobióticos, uma vez no ar, no solo e na água, causam danos mínimos aos ecossistemas, uma vez que o tempo de sua exposição é insignificante. Substâncias que são resistentes aos processos de destruição e, por isso, persistem por muito tempo no meio ambiente, via de regra, são ecotóxicos potencialmente perigosos.

A constante liberação de poluentes persistentes no meio ambiente leva ao seu acúmulo e transformação em ecotóxicos para a parte mais vulnerável (sensível) do biossistema. Após cessar a liberação de um tóxico persistente, ele ainda muito tempo persiste no ambiente. Assim, nas águas do Lago Ontário, na década de 90, foram determinadas altas concentrações do pesticida Mirex, cujo uso foi descontinuado no final da década de 70. Nos reservatórios do local de testes da Força Aérea dos EUA na Flórida, onde o Agente Laranja foi pulverizado para fins de pesquisa em 1962-1964, após 10 anos o lodo continha 10-35 ng/kg de TCDD (a uma taxa de 0,1 pkg/kg de acordo com Padrões dos EUA, Rússia - 10 pacotes/kg).

As substâncias que persistem por muito tempo no meio ambiente incluem metais pesados ​​(chumbo, cobre, zinco, níquel, cádmio, cobalto, antimônio, mercúrio, arsênico, cromo), hidrocarbonetos poli-halogenados policíclicos (dibenzodioxinas e dibenzofuranos policlorados, bifenilos policlorados, etc.). ), alguns pesticidas organoclorados (DDT, hexaclorano, aldrin, lindano, etc.) e muitas outras substâncias.

2.3. Transformação

A grande maioria das substâncias sofre diversas transformações no meio ambiente. A natureza e a velocidade destas transformações determinam a sua estabilidade.

2.3.1. Transformação abiótica

A persistência de uma substância no ambiente é influenciada por um grande número de processos. Os principais são fotólise (destruição sob a influência da luz), hidrólise e oxidação.

Fotólise. A luz, especialmente os raios ultravioleta, pode quebrar as ligações químicas e, assim, causar a degradação dos produtos químicos. A fotólise ocorre principalmente na atmosfera e na superfície do solo e da água. A taxa de fotólise depende da intensidade da luz e da capacidade da substância de absorvê-la. Compostos aromáticos insaturados, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), são mais sensíveis à fotólise porque absorver ativamente a energia luminosa. A luz também acelera outros processos de degradação de substâncias: hidrólise e oxidação. Por sua vez, a presença de fotooxidantes nos meios, como ozônio, óxidos de nitrogênio, formaldeído, acroleína e peróxidos orgânicos, acelera significativamente o processo de fotólise de outros poluentes (indicados para PAHs).

Hidrólise. A água, especialmente quando aquecida, destrói rapidamente muitas substâncias. As ligações éster, por exemplo, nas moléculas de compostos organofosforados, são altamente sensíveis à ação da água, o que determina a estabilidade moderada desses compostos no meio ambiente. A taxa de hidrólise é altamente dependente do pH. Como resultado da transformação de produtos químicos no meio ambiente, novas substâncias são formadas. No entanto, a sua toxicidade pode por vezes ser superior à do agente original.

Transformação biótica

A degradação abiótica de produtos químicos geralmente ocorre em uma taxa baixa. Os xenobióticos se degradam muito mais rapidamente com a participação da biota, principalmente de microrganismos (principalmente bactérias e fungos), que os utilizam como nutrientes. O processo de destruição biótica ocorre com a participação de enzimas. As biotransformações de substâncias baseiam-se nos processos de oxidação, hidrólise, desalogenação, clivagem de estruturas cíclicas da molécula, eliminação de radicais alquil (desalquilação), etc. A degradação de um composto pode resultar na sua destruição completa, ou seja, mineralização (formação de água, dióxido de carbono, outros compostos simples). Porém, é possível formar produtos intermediários da biotransformação de substâncias que às vezes são mais tóxicas que o agente original. Assim, a transformação de compostos inorgânicos de mercúrio pelo fitoplâncton pode levar à formação de compostos organomercúricos mais tóxicos, em particular o metilmercúrio. Um fenômeno semelhante ocorreu no Japão, nas margens da Baía de Minamato, nas décadas de 50 e 60. O mercúrio que entrava nas águas da baía com o esgoto da fábrica de produção de compostos nitrogenados era transformado pela biota em metilmercúrio. Este último estava concentrado em tecidos organismos marinhos e peixes, que serviam de alimento para a população local. Como resultado, as pessoas que consumiram peixe desenvolveram uma doença caracterizada por um complexo complexo de sintomas neurológicos, e foram observados defeitos de desenvolvimento em crianças recém-nascidas. Foram notificados um total de 292 casos da doença de Minamato, 62 dos quais resultaram em morte.

2.4. Processos de eliminação não associados à destruição

Alguns processos que ocorrem no meio ambiente contribuem para a eliminação dos xenobióticos da região, alterando sua distribuição nos componentes ambientais. Um poluente com alta pressão de vapor pode facilmente evaporar da água e do solo e depois mover-se para outras regiões com correntes de ar. Este fenômeno está subjacente à onipresença de inseticidas organoclorados relativamente voláteis, como o lindano e o hexaclorobenzeno.

O movimento de partículas tóxicas ou do solo onde as substâncias são adsorvidas pelo vento e pelas correntes atmosféricas também é uma importante forma de redistribuição de poluentes no meio ambiente. A este respeito, um exemplo típico são os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (benzpirenos, dibenzpirenos, benzantracenos, dibenzantracenos, etc.). O benzpireno e compostos relacionados de origem natural (principalmente vulcânica) e antropogênica (emissões de usinas metalúrgicas, de refino de petróleo, termelétricas, etc.) estão ativamente incluídos no ciclo de substâncias da biosfera, passando de um ambiente para outro. Porém, via de regra, estão associados a partículas sólidas de poeira atmosférica. A poeira fina (1-10 mícrons) permanece no ar por muito tempo; partículas maiores de poeira depositam-se rapidamente no solo e na água no ponto de formação. Durante as erupções vulcânicas, as cinzas contêm grandes quantidades dessas substâncias. Além disso, quanto maior a emissão, maior a distância em que os poluentes são dispersos.

A sorção de substâncias em partículas suspensas na água, seguida de sedimentação, leva à sua eliminação da coluna d'água, mas ao acúmulo nos sedimentos de fundo. A sedimentação reduz drasticamente a biodisponibilidade do contaminante.

A redistribuição de substâncias solúveis em água é facilitada pela chuva e pelo movimento das águas subterrâneas. Por exemplo, o herbicida atrazina, utilizado para proteger as plantas de folha larga na agricultura e nos parques dos EUA, é omnipresente nas águas superficiais do país. De acordo com alguns relatórios, até 92% dos corpos d’água estudados nos EUA contêm esse pesticida. Como a substância é bastante estável e facilmente solúvel em água, ela migra para as águas subterrâneas e ali se acumula.

2.5. Bioacumulação

Se um poluente ambiental não puder entrar no corpo, geralmente não representa um risco significativo para o corpo. No entanto, uma vez em ambientes internos, muitos xenobióticos são capazes de se acumular nos tecidos (ver seção UToxicocinética). O processo pelo qual os organismos acumulam substâncias tóxicas extraindo-as da fase abiótica (água, solo, ar) e dos alimentos (transferência trófica) é denominado bioacumulação. O resultado da bioacumulação tem consequências prejudiciais tanto para o próprio organismo (alcançando concentrações prejudiciais em tecidos críticos) como para os organismos que utilizam esta espécie biológica como alimento.

O ambiente aquático oferece as melhores condições para a bioacumulação de compostos. Miríades de organismos aquáticos vivem aqui, filtrando e passando por enormes quantidades de água, enquanto extraem substâncias tóxicas que podem se acumular. Os hidrobiontes acumulam substâncias em concentrações, às vezes, milhares de vezes maiores do que as encontradas na água.

Fatores que influenciam a bioacumulação

A tendência dos ecotóxicos de se bioacumularem depende de vários fatores. A primeira é a persistência do xenobiótico no meio ambiente. O grau de acumulação de uma substância no corpo é determinado, em última análise, pelo seu conteúdo no meio ambiente. Substâncias que são eliminadas rapidamente geralmente não se acumulam bem no corpo. Uma exceção são as condições em que o poluente é constantemente introduzido no meio ambiente (regiões próximas às indústrias, etc.).

Assim, o ácido cianídrico, embora seja um composto tóxico, devido à sua alta volatilidade, segundo muitos especialistas, não é um poluente ambiental potencialmente perigoso. É verdade que até agora não foi possível descartar completamente que alguns tipos de doenças e distúrbios da gravidez em mulheres que vivem perto de empresas de mineração de ouro, onde o cianeto é usado em grandes quantidades, não estejam associados aos efeitos crônicos da substância.

Após a entrada das substâncias no corpo, o seu destino é determinado por processos toxicocinéticos (ver a secção correspondente). Substâncias solúveis em gordura (lipofílicas) que são metabolizadas lentamente no corpo têm maior capacidade de bioacumulação. Tecido adiposo, via de regra, o principal local de deposição de xenobióticos a longo prazo. Assim, muitos anos após a exposição, alto teor O TCDD foi encontrado em biópsias de tecido adiposo e plasma sanguíneo de veteranos do Exército dos EUA que participaram da Guerra do Vietnã. No entanto, muitas substâncias lipofílicas são propensas à sorção nas superfícies de várias partículas depositadas na água e no ar, o que reduz a sua biodisponibilidade. Por exemplo, a sorção de benzpireno por ácidos húmicos reduz em três vezes a capacidade do tóxico de bioacumular nos tecidos dos peixes. Peixes de corpos d'água com baixo teor de partículas suspensas na água acumulam mais DDT do que peixes de corpos d'água eutróficos com alto teor de matéria em suspensão.

As substâncias metabolizadas no corpo acumulam-se em quantidades menores do que seria de esperar com base na sua propriedades físicas e químicas. As diferenças entre espécies nos valores dos fatores de bioacumulação xenobiótica são amplamente determinadas pelas características específicas da espécie de seu metabolismo.

Valor de bioacumulação

A bioacumulação pode estar subjacente não apenas a efeitos tóxicos agudos crónicos, mas também retardados. Assim, a rápida perda de gordura, na qual se acumulou grande quantidade da substância, leva à liberação do tóxico no sangue. A mobilização do tecido adiposo em animais é frequentemente observada durante a época de reprodução. Em regiões ecologicamente desfavoráveis, isto pode ser acompanhado pela morte em massa de animais quando atingem a maturidade sexual. Poluentes persistentes também podem ser transmitidos aos descendentes, em pássaros e peixes - com o conteúdo do saco vitelino, em mamíferos - com o leite de uma mãe que amamenta. Nesse caso, é possível desenvolver efeitos na prole que não se manifestam nos pais.

2.6. Biomagnificação

Os produtos químicos podem passar pelas cadeias alimentares, desde organismos presas até organismos consumidores. Para substâncias altamente lipofílicas, esse movimento pode ser acompanhado por um aumento na concentração do tóxico nos tecidos de cada organismo subsequente - um elo da cadeia alimentar. Este fenômeno é chamado de biomagnificação. Assim, o DDT foi usado para matar mosquitos em um dos lagos da Califórnia. Após o tratamento, o nível de pesticida na água era de 0,02 partes por milhão (ppm). Depois de algum tempo, o DDT foi determinado no plâncton na concentração de 10 ppm, nos tecidos de peixes planctívoros - 900 ppm, peixes predadores - 2.700 ppm, aves que se alimentam de peixes - 21.000 ppm. Ou seja, o teor de DDT nos tecidos das aves que não foram diretamente expostas ao pesticida era 1.000.000 de vezes maior do que na água e 20 vezes maior do que no corpo dos peixes, primeiro elo da cadeia alimentar.

No livro de Rachelle Carson mencionado anteriormente, Silent Spring, esse exemplo é dado. Para controlar o vetor da doença holandesa F, que ataca os olmos, o alburno do olmo Scolytes multistriatus, as árvores foram tratadas com DDT. Parte do agrotóxico foi parar no solo, onde foi absorvido pelas minhocas e acumulado nos tecidos. Os tordos migratórios, que comem principalmente minhocas, desenvolveram envenenamento por pesticidas. Alguns deles morreram, outros tiveram função reprodutiva prejudicada - botaram ovos estéreis. Como resultado, o controle da doença das árvores levou à quase completa extinção dos tordos migratórios em diversas regiões dos Estados Unidos.

3. Ecotoxicodinâmica

3.1. Conceitos gerais

A ecotoxicodinâmica é um ramo da ecotoxicologia que examina mecanismos específicos de desenvolvimento e formas do processo tóxico causado pela ação de ecotóxicos sobre a biocenose e/ou espécies individuais que a compõem.

Mecanismos pelos quais as substâncias podem causar efeitos adversos nas biogeocenoses, são numerosos e, provavelmente, em cada caso específico, únicos. Ao mesmo tempo, eles podem ser classificados. Assim, podemos distinguir os efeitos diretos, indiretos e mistos dos ecotóxicos.

Ação direta é o dano direto a organismos de uma determinada população ou de diversas populações (biocenose) por um ecotóxico ou conjunto de ecotóxicos de um determinado perfil xenobiótico do meio ambiente. Um exemplo de substâncias com mecanismo de ação semelhante em humanos é o cádmio. Esse metal se acumula no corpo mesmo quando seu conteúdo no meio ambiente é mínimo e, ao atingir uma concentração crítica, inicia um processo tóxico que se manifesta por danos ao aparelho respiratório, rins, imunossupressão e carcinogênese.

Indireto é o efeito do perfil xenobiótico do meio ambiente sobre os elementos bióticos ou abióticos do habitat da população, como resultado do qual as condições e recursos do meio ambiente deixam de ser ótimos para a sua existência.

Muitos tóxicos podem ter efeitos diretos e indiretos, ou seja, ação mista. Um exemplo de substâncias com mecanismo misto de ação ecotóxica são, em particular, os herbicidas 2,4,5-T e 2,4-D, que contêm uma pequena quantidade de 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p- dioxina (TCDD) como impureza. O uso generalizado destas substâncias pelo exército americano no Vietname causou danos significativos à flora e à fauna do país e diretamente à saúde humana.

3.2. Ecotoxicidade

Ecotoxicidade é a capacidade de um determinado perfil ambiental xenobiótico causar efeitos adversos na biocenose correspondente. Nos casos em que uma violação do perfil xenobiótico natural está associada a acumulação excessiva no ambiente de apenas um poluente, podemos falar condicionalmente da ecotoxicidade apenas desta substância.

De acordo com a ideia dos níveis de organização dos sistemas biológicos em ecologia, costuma-se distinguir três seções (G.V. Stadnitsky, A.I. Rodionov, 1996):

Autecologia - descrição dos efeitos ambientais ao nível do organismo;

Democologia – efeitos ambientais ao nível da população;

Sinecologia - efeitos ao nível da biocenose.

A este respeito, é aconselhável considerar os efeitos ecotóxicos adversos:

Ao nível corporal (autecotóxico) - manifestado por diminuição da resistência a outros factores ambientais activos, diminuição da actividade, doenças, morte do corpo, carcinogénese, distúrbios reprodutivos, etc.

Ao nível populacional (demecotóxico) - manifestado pela morte da população, aumento da morbilidade, mortalidade, diminuição da natalidade, aumento do número de defeitos congénitos de desenvolvimento, violação das características demográficas (idade, proporção sexual , etc.), alterações duração média vida, degradação cultural.

Ao nível da biogeocenose (sinecotóxica) - manifestam-se por uma alteração no espectro populacional da cenose, até ao desaparecimento de espécies individuais e ao aparecimento de novas que não são características de uma determinada biocenose, uma violação das relações interespecíficas .

No caso de avaliação da ecotoxicidade de apenas uma substância em relação a representantes de apenas uma espécie de seres vivos, serão consideradas as características qualitativas e quantitativas aceitas na toxicologia clássica (valores de toxicidade aguda, subaguda, crônica, doses e concentrações causadoras de efeitos mutagênicos, efeitos cancerígenos e outros tipos, etc.). Contudo, em mais sistemas complexos, a ecotoxicidade não é medida em números (quantitativamente), ela é caracterizada por uma série de indicadores de forma qualitativa ou semiquantitativa, através dos conceitos de Perigo ou Risco Ambiental.

Dependendo da duração da ação dos ecotóxicos no ecossistema, podemos falar em ecotoxicidade aguda e crônica.

3.2.1. Ecotoxicidade aguda

O efeito tóxico agudo das substâncias na biocenose pode ser consequência de acidentes e desastres acompanhados pela liberação no meio ambiente de grandes quantidades de substâncias tóxicas relativamente instáveis ​​ou pelo uso indevido de produtos químicos.

A história já conhece tais eventos. Assim, em 1984, em Bhopal (Índia), ocorreu um acidente na fábrica da empresa química americana produtora de agrotóxicos Union Carbide. Como resultado, uma grande quantidade da substância pulmonotrópica isocianato de metila foi liberada na atmosfera. Por ser um líquido volátil, a substância formou um foco instável de infecção. Porém, cerca de 200 mil pessoas foram envenenadas, das quais 3 mil morreram. A principal causa de morte é o edema pulmonar agudo.

Outro caso bem conhecido de desastre ecológico tóxico agudo ocorreu no Iraque. O governo deste estado comprou um grande lote de grãos como semente. Para combater as pragas, o grão da semente foi tratado com o fungicida metilmercúrio. No entanto, esse lote de grãos foi acidentalmente colocado à venda e usado para assar pão. Como resultado deste desastre ambiental, mais de 6,5 mil pessoas foram envenenadas, das quais cerca de 500 morreram.

Em 2000, na Roménia, numa das empresas de mineração de metais preciosos, na sequência de um acidente, ocorreu uma fuga de ácido cianídrico e de produtos contendo cianeto. Tóxicos em um número enorme entrou nas águas do Danúbio, envenenando todos os seres vivos por centenas de quilômetros a jusante do rio.

O maior desastre ambiental é o uso de produtos químicos altamente tóxicos para fins militares. Durante a Primeira Guerra Mundial, os países beligerantes utilizaram cerca de 120 mil toneladas de substâncias tóxicas nos campos de batalha. Como resultado, mais de 1,3 milhão de pessoas foram envenenadas, o que pode ser considerado um dos maiores desastres ambientais da história da humanidade.

A ecotoxicidade aguda nem sempre resulta em morte ou doença aguda em humanos expostos ou outras espécies. Assim, entre os agentes químicos utilizados na Primeira Guerra Mundial estava a mostarda sulfurosa. Essa substância, por ser cancerígena, causava a morte tardia dos acometidos pelas neoplasias.

3.2.2. Ecotoxicidade crônica

Os efeitos subletais estão geralmente associados à toxicidade crónica de substâncias. Isto muitas vezes implica funções reprodutivas prejudicadas, alterações imunológicas, patologia endócrina, defeitos de desenvolvimento, alergização, etc. No entanto, a exposição crónica a um tóxico também pode levar à morte de indivíduos de certas espécies.

As manifestações dos efeitos dos ecotóxicos no ser humano podem ser muito diversas e, em determinados níveis de intensidade de exposição, revelam-se bastante específicas do fator ativo.

Mecanismos de ecotoxicidade

A literatura moderna fornece numerosos exemplos dos mecanismos de ação dos produtos químicos na natureza viva, permitindo avaliar a sua complexidade e imprevisibilidade.

1. Ação direta de substâncias tóxicas, levando à morte em massa de representantes de espécies sensíveis. O uso de pesticidas eficazes leva à morte em massa de pragas: insetos (inseticidas) ou ervas daninhas (herbicidas). A estratégia de utilização de produtos químicos baseia-se neste efeito ecotóxico. No entanto, em alguns casos, estão associados fenômenos negativos. Assim, na Suécia, nos anos 50-60. A dicianamida metilmercúrica foi amplamente utilizada para tratar sementes de grãos. A concentração de mercúrio no grão era superior a 10 mg/kg. A bicagem periódica das sementes em conserva pelos pássaros levou ao fato de que, alguns anos depois, houve uma morte em massa de faisões, pombos, perdizes e outras aves granívoras por intoxicação crônica por mercúrio.

Ao avaliar a situação ambiental, é necessário ter em mente a lei básica da toxicologia: a sensibilidade dos diferentes tipos de organismos vivos aos produtos químicos é sempre diferente. Portanto, o aparecimento de um poluente no meio ambiente, mesmo em pequenas quantidades, pode ser prejudicial aos representantes das espécies mais sensíveis. Assim, o cloreto de chumbo mata dáfnias em 24 horas quando está contido na água numa concentração de cerca de 0,01 mg/l, o que representa pouco perigo para representantes de outras espécies.

2. Ação direta do xenobiótico, levando ao desenvolvimento de condições alobióticas e formas especiais do processo tóxico. No final da década de 80, como resultado infecções virais Nos mares Báltico, do Norte e da Irlanda, morreram cerca de 18 mil focas. Altos níveis de bifenilos policlorados (PCBs) foram encontrados nos tecidos de animais mortos. Sabe-se que os PCBs, assim como outros compostos contendo cloro, como DDT, hexaclorobenzeno, dieldrina, têm efeito imunossupressor em mamíferos. A sua acumulação no corpo levou a uma diminuição na resistência das focas à infecção. Assim, sem causar diretamente a morte dos animais, o poluente aumentou significativamente a sua sensibilidade aos efeitos de outros fatores ambientais desfavoráveis.

Um exemplo clássico dessa forma de efeito ecotóxico é o aumento do número de neoplasias e a diminuição da capacidade reprodutiva em populações de pessoas que vivem em regiões contaminadas com ecotóxicos (territórios do Vietnã do Sul - dioxinas).

3. Efeito embriotóxico dos ecopoluentes. Está bem estabelecido que o DDT, acumulando-se nos tecidos de aves como patos selvagens, águias pescadoras, águias americanas, etc., leva ao adelgaçamento das cascas dos ovos. Como resultado, os pintinhos não podem nascer e morrer. Isto é acompanhado por um declínio na população de aves.

Exemplos do efeito tóxico de vários xenobióticos (incluindo drogas) em embriões humanos e mamíferos são amplamente conhecidos (ver seção UTeratogênese).

4. Ação direta do produto de biotransformação poluente com efeito incomum. Observações de campo de peixes vivíparos (carptooths) no estado da Flórida permitiram identificar populações com grande quantia fêmeas com sinais evidentes de masculinização (comportamento peculiar, modificação da nadadeira anal, etc.). Estas populações foram encontradas num rio a jusante de uma fábrica de processamento de nozes. Inicialmente, presumiu-se que o efluente continha substâncias masculinizantes. No entanto, estudos mostraram que não existem tais substâncias nas emissões: as águas residuais não causaram masculinização. Foi ainda estabelecido que as águas residuais continham fitosterona (formada durante o processamento das matérias-primas), que, uma vez na água do rio, foi exposta às bactérias que aqui vivem e foi convertida com a sua participação em andrógeno. Este último causou um efeito desfavorável.

Ecotoxicometria

Metodologia geral

A ecotoxicometria é uma seção da ecotoxicologia que trata técnicas metodológicas permitindo avaliar (prospectiva ou retrospectivamente) a ecotoxicidade dos xenobióticos.

Todos os tipos de estudos toxicológicos quantitativos clássicos são plenamente utilizados para determinar a ecotoxicidade dos xenobióticos (ver seção UToxicometria).

A toxicidade aguda dos ecopoluentes é determinada experimentalmente em diversas espécies representativas Niveis diferentes organização trófica de um ecossistema (algas, plantas, invertebrados, peixes, aves, mamíferos). Ao determinar os critérios de qualidade para a água que contém um determinado tóxico, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA exige que a sua toxicidade seja determinada em pelo menos 8 Vários tipos organismos de água doce e marinhos (16 testes).

Repetidas tentativas foram feitas para classificar as espécies de seres vivos de acordo com sua sensibilidade aos xenobióticos. No entanto, para diferentes substâncias tóxicas, a proporção de sensibilidade dos seres vivos a elas é diferente. Além disso, o uso em ecotoxicologia de espécies padrão F de representantes de determinados níveis de organização ecológica para determinar a ecotoxicidade de xenobióticos, com ponto científico a visão não está correta, uma vez que a sensibilidade dos animais, mesmo de espécies intimamente relacionadas, às vezes difere significativamente.

Ao avaliar a ecotoxicidade, é necessário ter em conta que, embora quase todas as substâncias possam causar efeitos tóxicos agudos, a toxicidade crónica não é detectada em todos os compostos. Um valor indireto que indica o grau de perigo de uma substância durante sua ação crônica é a proporção das concentrações que causam efeitos agudos (LC50) e crônicos (limiar de ação tóxica). Se esta relação for inferior a 10, a substância é considerada de baixo risco de exposição crónica.

Ao avaliar a ecotoxicidade crónica de uma substância, devem ser tidas em conta as seguintes circunstâncias:

1. A determinação do coeficiente de perigo é apenas o primeiro passo na determinação do potencial ecotóxico de uma substância. Em condições de laboratório, as concentrações limiares dos efeitos crônicos dos tóxicos são determinadas pela avaliação da mortalidade, crescimento e capacidade reprodutiva do grupo. O estudo de outros efeitos da exposição crónica a substâncias pode por vezes levar a características numéricas diferentes.

2. Os estudos de toxicidade são realizados em animais adequados para condições laboratoriais. Os resultados obtidos não podem ser considerados absolutos. Os tóxicos podem causar efeitos crônicos em algumas espécies, mas não em outras.

3. A interação de um tóxico com elementos bióticos e abióticos do meio ambiente pode afetar significativamente sua toxicidade em condições naturais(Veja acima). No entanto, isso não pode ser estudado em condições

A maioria das intoxicações é causada pela absorção de uma substância tóxica e sua entrada no sangue. Portanto, o mais rápido e ação eficaz O veneno se manifesta quando é injetado diretamente na corrente sanguínea. Por exemplo, o uso de álcool ou várias drogas por uma mulher durante a gravidez tem um efeito prejudicial para a criança. O feto é especialmente sensível durante o desenvolvimento intrauterino aos salicilatos e ao álcool, que podem posteriormente levar a defeitos congênitos. Durante a gravidez, o álcool penetra facilmente pela placenta até o sangue do feto, atingindo nele a mesma concentração que no sangue da mãe, e isso se deve às características anatômicas do suprimento sanguíneo ao feto.

A toxicidade (do grego Toxikon - veneno) é a característica mais importante dos agentes químicos e outros venenos, determinando sua capacidade de causar alterações patológicas no organismo que levam uma pessoa à perda da capacidade de combate (desempenho) ou à morte.

A toxicidade do 0B é quantificada por dose. A dose de uma substância que causa determinado efeito tóxico é chamada de dose tóxica (D)

A dose tóxica que causa danos de igual gravidade depende das propriedades do 0B ou veneno, da via de penetração no corpo, do tipo de organismo e das condições de uso do 0B ou veneno.

Para substâncias que entram no corpo em estado líquido ou aerossol através da pele, trato gastrointestinal ou através de feridas, o efeito prejudicial para cada tipo específico de organismo em condições estacionárias depende apenas da quantidade de 0B ou veneno, que pode ser expresso em qualquer unidades de massa. Na química 0B, as toxodoses são geralmente expressas em miligramas.

Em venenos são determinados experimentalmente em vários animais, por isso costumam usar o conceito de toxodose específica - uma dose por unidade de peso vivo do animal e expressa em miligramas por quilograma.

Existem toxodoses letais, incapacitantes e limiares.

Toxicidade (do grego toxikon - veneno) - toxicidade, propriedade de certos compostos químicos e substâncias de natureza biológica, quando ingeridos em determinadas quantidades por um organismo vivo (humano, animal e vegetal), de causar distúrbios em suas funções fisiológicas, resultando em sintomas de envenenamento (intoxicação, doenças) e em casos graves - morte.

Uma substância (composto) que possui propriedades tóxicas é chamada de substância tóxica ou veneno. A natureza do efeito tóxico das substâncias no corpo geralmente significa:

· mecanismo de ação tóxica da substância;

· a natureza dos processos fisiopatológicos e os principais sintomas de danos que ocorrem após danos aos bioalvos;

· dinâmica do seu desenvolvimento ao longo do tempo;

· outros aspectos do efeito tóxico de uma substância no organismo.

Dentre os fatores que determinam a toxicidade das substâncias, um dos mais importantes é o mecanismo de sua ação tóxica. A fase toxicocinética, por sua vez, consiste em dois tipos de processos:

a) processos de distribuição: absorção, transporte, acúmulo e liberação de substâncias tóxicas;

b) transformações metabólicas de substâncias tóxicas – biotransformação.

A distribuição das substâncias no corpo humano depende principalmente das propriedades físico-químicas das substâncias e da estrutura da célula como unidade básica do corpo, especialmente da estrutura e propriedades das membranas celulares.

Um ponto importante na ação dos venenos e toxinas é que eles têm efeito tóxico quando atuam no organismo em pequenas doses. Concentrações muito baixas são criadas nos tecidos alvo Substâncias toxicas, que são proporcionais às concentrações de bioalvos.

Um dos fatores importantes é a taxa de penetração das substâncias através das barreiras célula-tecido. Por um lado, isso determina a taxa de penetração dos venenos através das barreiras teciduais que separam o sangue do ambiente externo, ou seja, a taxa de entrada de substâncias através de certas vias de entrada no corpo. Por outro lado, determina a taxa de penetração de substâncias do sangue nos tecidos alvo através das chamadas barreiras histohemáticas na área das paredes dos capilares sanguíneos dos tecidos. Isso, por sua vez, determina a taxa de acúmulo de substâncias na área dos bio-alvos moleculares e a interação das substâncias com os bio-alvos.

Em geral, costuma-se distinguir as seguintes etapas principais da ação dos venenos no corpo.

1. A fase de contato com o veneno e penetração da substância no sangue.

2. A fase de transporte de uma substância do local de aplicação pelo sangue até os tecidos alvo, distribuição da substância por todo o corpo e metabolismo da substância nos tecidos órgãos internos- estágio tóxico-cinético.

3. A etapa de penetração da substância através de barreiras histohemáticas (paredes capilares e outras barreiras teciduais) e acúmulo na área de bioalvos moleculares.

4. A fase de interação de uma substância com bioalvos e a ocorrência de perturbações nos processos bioquímicos e biofísicos a nível molecular e subcelular - a fase tóxico-dinâmica.

5. O estágio dos distúrbios funcionais do corpo, o desenvolvimento de processos fisiopatológicos após “danos” aos bioalvos moleculares e o aparecimento de sintomas de danos.

6. Estágio de alívio dos principais sintomas de intoxicação, com risco de vida a pessoa afetada, incluindo o uso de equipamentos médicos de proteção, ou o estágio dos resultados (em caso de repulsa com toxodoses fatais e uso intempestivo de equipamentos de proteção, é possível a morte das pessoas afetadas).

Um indicador da toxicidade de uma substância é a dose. A dose de uma substância que causa determinado efeito tóxico é chamada de dose tóxica (toxodose). Para animais e humanos, é determinado pela quantidade de uma substância que causa determinado efeito tóxico. Quanto menor a dose tóxica, maior a toxicidade.

Informação relacionada:

1. A) É isso que determina, estimula, incentiva uma pessoa a realizar qualquer ação incluída na atividade

As informações sobre a influência da idade na manifestação do efeito tóxico quando exposto a diversos venenos no organismo são contraditórias, ou seja, Alguns venenos revelam-se mais tóxicos em relação aos animais jovens, outros - em relação aos adultos, o efeito tóxico de outros independe da idade.

Analisando os trabalhos dedicados a este problema, só podemos afirmar que os animais “jovens” e “velhos” são muitas vezes mais sensíveis aos venenos do que os animais adultos sexualmente maduros.

Indicativos a este respeito são os trabalhos de M.F. Savchenkova e coautores sobre o estudo da toxicidade da hidrazina para animais de diferentes faixas etárias em experimentos agudos, subagudos e crônicos.

Para priming único agudo com vapor de hidrazina, a maior sensibilidade e maior grau lesões foram observadas em “animais jovens” (1 a 1,5 meses de idade), alterações menos pronunciadas foram observadas em ratos “velhos” (1,5 a 2 anos de idade) e alterações ainda menores foram observadas em ratos adultos (8 a 10 meses de idade).

Com a preparação crónica dos animais, os resultados foram um pouco diferentes. Na primeira metade do experimento, as maiores alterações foram observadas nos animais “jovens”, e na segunda metade – nos “velhos”. Verificou-se também que o processo de recuperação é mais eficaz em ratos “jovens” e adultos.

Em experimentos para estudar a influência doses letais venenos em animais de diferentes idades, constatou-se que animais “jovens” são mais resistentes à introdução de venenos em doses letais para uma determinada espécie animal.

Ao estudar a sensibilidade dos animais aos venenos relacionada à idade, é necessário levar em consideração não apenas a idade, mas também o sexo, as propriedades do veneno, o modo de administração dos venenos, entre outros. fatores possíveis. Além disso, o trabalho de V. V. Frolksis mostrou que quando a mesma substância (dimetilfenilpiperazina) é administrada a animais “jovens” e “velhos”, ocorrem as mesmas alterações funcionais, mas têm basicamente mecanismos diferentes. Isto sugere que o mecanismo de desenvolvimento do efeito tóxico é diferente.

Tudo o que foi dito sobre as diferenças de idade em animais experimentais na sensibilidade a substâncias tóxicas permanece verdadeiro em relação aos humanos. Falando sobre características de idade percepção humana aos venenos, deve-se levar em consideração o efeito de um determinado veneno em cada caso específico.

Resumindo o exposto, podemos concluir que diferentes indivíduos da mesma espécie, sexo e idade reagem de maneira diferente à mesma dose de veneno, ou seja, Existe um chamado “fator individual” que deve ser levado em consideração ao estudar as propriedades tóxicas de uma determinada substância.

Ao estudar o efeito das substâncias tóxicas no organismo de animais e humanos, também é necessário levar em consideração que o grau de desenvolvimento do efeito tóxico é determinado pelos biorritmos diários e sazonais. Se esta circunstância não for levada em consideração, surge a possibilidade de uma conclusão errônea sobre o efeito do veneno no corpo sob certas condições.

Fim do trabalho -

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Noções básicas de toxicologia

Bielorrússia.. Universidade Tecnológica do Estado da Bielorrússia M a Grits in Grits..

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INTRODUÇÃO
Qualquer tipo de atividade humana está direta ou indiretamente associada à influência de substâncias químicas no corpo, cujo número chega a dezenas de milhares e continua a crescer continuamente. Entre esses produtos químicos

E produtos alimentícios
A indústria química moderna cria uma quantidade colossal de novos compostos químicos que são constantemente introduzidos em várias áreas produção e vida cotidiana. Nos países industrializados

Substâncias tóxicas no ar
Um certo grau de prevenção de perigos químicos pode ser assegurado por uma série de medidas proibitivas e restritivas relativas ao consumo de água e alimentos. Mas em relação à via de inalação em

Substâncias tóxicas na água
A principal fonte de poluição química da hidrosfera são as águas residuais industriais e domésticas, que são uma mistura complexa e heterogênea de minerais e matéria orgânica em dissolvido

Substâncias tóxicas nos alimentos
A contaminação dos alimentos ocorre através do ar, da água e do solo. Por exemplo, as plantas alimentares cultivadas em solos que contêm fertilizantes químicos e pesticidas tornam-se fontes de

Assunto e tarefas da toxicologia
A toxicologia (do grego toxicon - veneno e logos - estudo) é uma ciência que estuda a interação do corpo e do veneno. Quase qualquer composto químico capturado em determinada quantidade pode atuar como veneno.

Parâmetros básicos de toxicometria
Os principais indicadores de toxicidade dos venenos são DL50, DL100, CL50, CL100, MAC, OBUV. DL50, DL100 é o letal médio (

Envenenamento agudo
A intoxicação ocupacional aguda é uma doença que ocorre após uma única exposição de um trabalhador a uma substância nociva. A intoxicação aguda pode ocorrer em caso de acidentes, o que significa

Envenenamento crônico
A intoxicação crônica é uma doença que se desenvolve após exposição sistemática e prolongada a pequenas concentrações ou doses de uma substância nociva, ou seja, doses que, com um único jejum

Exposição a substâncias tóxicas
Para cada veneno existe um limite de concentrações e doses eficazes, abaixo do qual nenhum efeito nocivo ocorre durante o trabalho normal de produção. Essas concentrações seguras ou máximas permitidas

Exposição a substâncias nocivas
Na produção, via de regra, não há concentrações constantes substâncias. Eles aumentam gradualmente ou flutuam acentuadamente. Em caso de serviço

Desenvolvimento de efeito tóxico
A questão da relação entre o específico e o ação inespecífica venenos ainda permanece em aberto, uma vez que não existe um ponto de vista comum entre os especialistas. Uma ação específica é uma ação

Acumulação material e funcional
O acúmulo da massa de veneno no corpo é chamado de acumulação material, e o acúmulo de alterações causadas pelo veneno é chamado de acumulação funcional. Sem acumulação funcional, a doença crónica é impossível

Propriedades de venenos industriais
Tradicionalmente, a avaliação quantitativa da acumulação funcional de substâncias nocivas era realizada com base na taxa de mortalidade dos animais durante repetidas inoculações. Nestes casos, os resultados da injeção repetida são avaliados.

Adaptações e habituação
A capacidade de um organismo vivo de se adaptar às mudanças nas condições ambientais, corrigindo processos vitais, é chamada de adaptabilidade. O processo de adaptação significa

Intoxicação
A reação do organismo à exposição crônica ao veneno pode ser dividida em 3 fases: a fase das reações primárias; segunda fase de habituação; a terceira fase de intoxicação grave. Fase Pervi

Mecanismos de dependência de venenos
O hábito de venenos em nível celular se deve a um aumento na resistência celular, reduzindo sua sensibilidade a um fator de atuação específico, ou aumentando a capacidade das células de

Impacto complexo
Acostumar-se à ação combinada de várias substâncias tóxicas no caso de uma direção de todos os componentes é semelhante a acostumar-se a um veneno. Se o corpo for exposto a ambas as substâncias ao mesmo tempo

Acostumando-se a venenos com efeitos específicos
A habituação a venenos com efeito específico baseia-se no enfraquecimento da influência dos venenos nas estruturas que têm afinidade com um determinado veneno. Sabe-se que os mecanismos adaptativos de proteção de animais e humanos

Sobre os mecanismos de tolerância
A tolerância deve ser considerada uma das manifestações mais complexas da adaptação. Tolerância é a resistência (tolerância, tolerância) do corpo aos efeitos (frequentemente repetidos) de substâncias químicas

Homeostase e patologia química
Como resultado da interação de substâncias tóxicas com os sistemas vivos, ocorre um desequilíbrio do corpo com ambiente interno, ou seja perturbação da homeostase. Assim, o conceito de “homeostase”

Sobre a teoria dos receptores como local do efeito tóxico do veneno
A ideia de um receptor como local de implementação específica do efeito tóxico de um veneno permanece não totalmente compreendida até hoje, embora essa ideia tenha sido formulada por John Langley há mais de 100 anos.

Veneno com objeto biológico
Existem 4 etapas de interação do veneno com um objeto biológico: entrada do veneno no corpo; distribuição entre órgãos e tecidos; biotransformação (metabolismo) de substâncias tóxicas; remoção de veneno e

Vias aéreas
A absorção de substâncias tóxicas através do sistema respiratório é a maneira mais rápida de as substâncias tóxicas entrarem no corpo. Isto é explicado pela grande superfície das células pulmonares dos alvéolos e pela contínua

Trato gastrointestinal
O trato gastrointestinal é um dos as formas mais importantes penetração de compostos estranhos no corpo. Algumas substâncias tóxicas podem ser absorvidas pelo sangue a partir da cavidade oral graças a

Absorção de substâncias tóxicas através da pele
Uma das maneiras possíveis de os venenos entrarem no corpo é através da pele. As características estruturais da pele proporcionam a possibilidade de rápida penetração de compostos lipossolúveis através da epiderme - lipoprot

Transporte de substâncias tóxicas
As substâncias tóxicas, independentemente da via de entrada no corpo, entram no sangue e na linfa. Eles são transportados pela corrente sanguínea para o fluido intercelular e depois para as células. Ao mesmo tempo, vários venenos

Substâncias no corpo
A distribuição de uma substância química no corpo é determinada por sua concentração relativa no plasma sanguíneo, pela velocidade do fluxo sanguíneo através de vários órgãos e tecidos e pela velocidade com que a substância penetra.

Transformação de substâncias tóxicas no corpo
A maioria dos venenos, ao entrar no corpo, sofre certas alterações nele. Dependendo do tipo de substância, suas transformações podem ser mais ou menos profundas e afetar tudo o que entra no

Removendo substâncias tóxicas do corpo
As vias e mecanismos para a liberação de numerosos compostos tóxicos são diferentes. Os compostos tóxicos e seus metabólitos são excretados pelos pulmões, rins, trato gastrointestinal e pele; eles frequentemente excretam

E o efeito resultante
Sabe-se que quanto maior a dose ou concentração de uma substância nociva que afeta o organismo, maior será o efeito que essa dose causa, em igualdade de condições. No entanto, para desenvolver o efeito

Ao efeito de venenos
Temperatura... O efeito tóxico da maioria dos venenos se manifesta de maneira diferente em diferentes condições de temperatura. O efeito pode se intensificar tanto com o aumento quanto com a diminuição da temperatura

Ação
O famoso toxicologista russo E.P. Pelikan escreveu em meados do século passado: “O efeito dos venenos é determinado pela sua composição ou propriedades químicas, pelo número e disposição das partículas que os formam; portanto as coisas

Sua complexidade estrutural
A comparação da eficácia da ação biológica de um grande número de compostos químicos pertencentes a diferentes classes com seu peso molecular permitiu estabelecer um padrão que recebeu

Composição da matéria de grupos químicos e átomos
Mudanças significativas, às vezes acentuadas, na toxicidade de vários compostos químicos são observadas quando halogênios são introduzidos em suas moléculas. Por exemplo, um átomo de cloro ou flúor numa molécula de hidrocarboneto aumenta a sua

De acordo com a sensibilidade aos venenos
Atualmente, é geralmente aceito que os animais têm diferentes sensibilidades aos venenos. Por exemplo, quando o acetofos é introduzido no DL50, a atividade da enzima colinesterase após um

Dependência do efeito tóxico do gênero
A questão da influência das características sexuais do corpo na manifestação do efeito tóxico ainda permanece controversa. Nos estudos de alguns autores, o sexo feminino é mais sensível ao veneno, enquanto em outros

Sistemas enzimáticos
Mecanismo de ação tóxica grupo grande os venenos são causados ​​​​principalmente por seus efeitos nos sistemas enzimáticos do corpo. Sabe-se que a maioria dos processos metabólicos em uma célula são realizados com

Venenos tiólicos, mecanismo de ação
Os venenos tiol (“metal”) mais importantes são compostos de bário, bismuto, cádmio, cobre, mercúrio, chumbo, cromo, zinco, prata, tálio e alguns outros. Este grupo também inclui conectados

Grupos sulfidrila de biomoléculas
MERCÚRIO. Na sua forma pura, o mercúrio é utilizado na produção de alguns medicamentos e outros medicamentos, explosivos (fulminato de mercúrio), produtos químicos tóxicos (granosan), bem como para enchimento de termômetros,

A química da ação dos venenos tiólicos
Como é mecanismo geral interações de venenos com compostos sulfidrilos? Em primeiro lugar, deve-se notar que como resultado da reação de íons metálicos com grupos SH, dissociando-se fracamente e, como

Estrutura do fígado
O fígado desempenha um papel significativo na manutenção e regulação da homeostase. Este é o maior dos órgãos internos envolvidos na homeostase. Ela controla muitos processos metabólicos jogando importante

Funções hepáticas
O fígado desempenha centenas de funções, incluindo milhares de diferentes reações químicas. Todas estas funções estão associadas à posição do fígado no sistema circulatório e ao enorme volume de sangue que

Contendo substâncias no corpo e vias de biotransformação do etanol
Uma tendência ameaçadora de aumento no consumo de bebidas alcoólicas e, como consequência, um aumento no número de pacientes com alcoolismo são observadas em muitos países. Nos últimos 20-30 anos, o consumo de álcool em

Álcool no corpo: vias de biotransformação
Álcool (etanol, álcool etílico, álcool vínico) refere-se a álcoois primários(CH3-CH2-OH) e é encontrado não apenas em bebidas alcoólicas, mas em frações de um por cento é encontrado em

Álcool metílico como veneno altamente tóxico
O álcool metílico é amplamente utilizado como um dos produtos iniciais para a produção de plásticos, couro artificial, vidro, filmes fotográficos, na síntese de diversos produtos biológicos e medicamentos, e também como orgânico

Funções do sangue em mamíferos
O sangue é composto de células suspensas em um meio líquido chamado plasma. As células representam cerca de 45% e o plasma 55% do volume total de sangue. O plasma consiste em 90% de água e 10% dissolvido e suspenso

Componentes do plasma sanguíneo e suas funções
Componente Função Componentes constantemente presentes na concentração 1. Água

Hemólise
Venenos hemolíticos são venenos que têm efeito direto sobre a hemoglobina e os glóbulos vermelhos, além de causar distúrbios enzimáticos. Todos os venenos hemolíticos são convencionalmente divididos em: 1) substância

Neurônios, sinapses, transmissores
Para o funcionamento ordenado e eficiente de um organismo multicelular complexo, é necessária a atividade coordenada de suas diferentes partes e, portanto, são necessários mecanismos que controlem

Neurônios
O sistema nervoso é construído a partir de células individuais - neurônios. O diâmetro do neurônio médio é ligeiramente inferior a 0,1 mm. Um neurônio tem três partes: o corpo celular, o axônio longo,

Sinapses
O sistema nervoso consiste em neurônios, mas atua como um único sistema de vias, ou seja, Existem conexões funcionais entre neurônios. As conexões interneurônios são chamadas de sinapses.

Mediadores do sistema nervoso
Principais mediadores sistema nervoso- acetilcolina e norepinefrina, embora existam outras. Os neurônios que liberam acetilcolina são chamados colinérgicos e a norepinefrina é chamada adrenérgica.

Conexões
Os pesticidas utilizados na agricultura pertencem a diferentes classes de compostos químicos. Todos eles estão unidos sob o nome geral de “pesticidas”. Pesticidas são produtos químicos

Radionuclídeos naturais e artificiais
Consideram-se substâncias radioativas naturais aquelas substâncias radioativas que se formaram e são constantemente reformadas sem intervenção humana. Estes são, antes de tudo, de longa duração,

A entrada de substâncias radioativas no corpo
Os critérios de avaliação mais importantes para o perigo das substâncias radioativas são a magnitude da sua absorção, a taxa de eliminação do corpo e a frequência de acumulação num determinado órgão ou tecido.

Distribuição de radionuclídeos no corpo
Existem vários fatores que influenciam a distribuição dos radionuclídeos no corpo: a taxa de absorção do radioisótopo no corpo, a rota de sua entrada, o pH do ambiente onde o radioisótopo está localizado, etc.

Exposição à radiação
Em condições reais do meio ambiente, uma pessoa é afetada por um complexo complexo de vários fatores de natureza física, química e biológica, que podem ser combinados com radiações ionizantes

Venenos que causam hipóxia hemica
Monóxido de carbono. O CO é um dos venenos industriais e domésticos mais comuns. Formado durante a combustão incompleta de materiais contendo carbono, esse gás causa

Consequências a longo prazo da ação combinada de fatores de natureza radioativa e não radioativa
O conhecimento dos efeitos de longo prazo nas lesões articulares por fatores de natureza radioativa e não radioativa permite avaliar tanto a importância de cada fator na patogênese quanto seu efeito total. Em escravo

Substâncias
Os radionuclídeos têm eficácia biológica variável. Em termos de efeitos biológicos, as substâncias radioativas diferem dependendo do tipo, energia da radiação, período de meia-vida

Radiotoxinas
Quando em ação radiação ionizante em meios biológicos, organelas, células, tecidos e organismos inteiros, formam um grupo de substâncias com grande atividade biológica, unidas sob o nome geral “

Destruidores de microrganismos
A poluição ambiental ocorre como resultado da liberação de uma variedade de xenobióticos, muitos dos quais são pouco suscetíveis à destruição ou biotransformação no ambiente externo. Essas substâncias se acumulam

Efeito tóxico substâncias nocivas são o resultado da interação de um organismo, uma substância nociva e o meio ambiente. Efeito de impacto várias substâncias depende da quantidade de substância que entra no corpo, de suas propriedades físico-químicas, da duração da ingestão e das reações químicas no corpo.

O efeito tóxico depende das características biológicas da espécie, sexo, idade e sensibilidade individual do organismo, da estrutura e propriedades físico-químicas do veneno, da quantidade

substâncias que entraram no corpo, fatores ambientais (temperatura, pressão atmosférica, etc.).

Assim, a ramificação da cadeia de átomos de hidrocarbonetos enfraquece o efeito tóxico em comparação com os isômeros não ramificados.A introdução de um grupo hidroxila na molécula enfraquece a toxicidade (os álcoois são menos tóxicos que os hidrocarbonetos correspondentes). A introdução de um halogênio na molécula de um composto orgânico aumenta sua toxicidade, etc.

A sensibilidade das espécies aos venenos de diferentes organismos é muito diferente, o que se deve às características do metabolismo, peso corporal, etc. Há uma certa diferença na formação do efeito tóxico dependendo do sexo: há uma maior sensibilidade das mulheres a a ação dos solventes orgânicos, e do homem aos compostos de boro, manganês. Alguns venenos são mais tóxicos para os jovens, enquanto outros são mais tóxicos para os idosos. A sensibilidade individual é determinada pelo estado de saúde.

Em alguns casos intermitente a ação (intermitente) do veneno potencializa o efeito tóxico. Observa-se um aumento do efeito fisiológico no corpo humano com o aumento da temperatura, umidade e pressão barométrica. Com significativo atividade física Há um aumento da ventilação pulmonar, o que leva à distribuição intensiva da substância tóxica no organismo. Ruído e vibração também podem aumentar o efeito tóxico.

A classificação toxicológica geral dos venenos industriais inclui os seguintes tipos de efeitos nos organismos vivos:

- tóxico geral (coma, edema cerebral, convulsões): álcool e seus substitutos, monóxido de carbono;

- agente nervoso (convulsões, paralisia): nicotina, alguns pesticidas, agentes químicos;

- reabsorção cutânea (inflamação local em combinação com fenômenos tóxicos gerais): essência de vinagre, dicloroetano, arsênico;

- sufocante(edema cerebral tóxico): óxidos de nitrogênio, alguns agentes químicos;

-produtor de lágrimas e irritante (irritação das mucosas dos olhos, nariz, garganta): vapores de ácidos e álcalis fortes;

^100- psicotrópico(atividade mental prejudicada, consciência): drogas, atropina;

- sensibilizante (alergias): formaldeído, solventes, vernizes;

- mutagênico(violação do código genético, alteração da informação hereditária): chumbo, manganês, isótopos radioativos;

- cancerígeno(causam tumores malignos): cromo, níquel, amianto;

- teratogênico(afetam a função reprodutiva e reprodutiva): mercúrio, chumbo, estireno, ácido bórico.

Três o último tipo os efeitos de substâncias nocivas - mutagênicas, cancerígenas e teratogênicas - são classificados como consequências de longo prazo da influência de compostos químicos no organismo. Este é um efeito específico que se manifesta não durante o período de exposição e não imediatamente após o seu término, mas em períodos distantes, anos e até décadas depois. O aparecimento de diversos efeitos é notado nas gerações subsequentes, principalmente para substâncias com propriedades mutagênicas.

Além disso, os venenos também apresentam toxicidade seletiva, ou seja, representam o maior perigo para um órgão ou sistema específico do corpo. De acordo com a toxicidade seletiva, os venenos são diferenciados:

- afetando o coração. Estes incluem muitos medicamentos, venenos de plantas, sais metálicos (bário, potássio);

- afetando o sistema nervoso e causando perturbações atividade mental. São álcool, drogas, monóxido de carbono, alguns pesticidas;

- acumulando-se no fígado. Entre eles, destacam-se os hidrocarbonetos clorados, cogumelos venenosos, fenóis e aldeídos;

- acumulando-se nos rins. Estas são conexões metais pesados, etilenoglicol, ácido oxálico;

- afetando o sangue. São eles a anilina e seus derivados, nitritos;

- afetando os pulmões. Estes são óxidos de nitrogênio, ozônio, fosgênio;

- acumula-se nos ossos e afetando a produção de sangue - estrôncio.

Para um grande grupo de aerossóis (poeiras) que não apresentam toxicidade pronunciada, deve-se observar efeito fibrogênico efeitos no corpo. Estes incluem aerossóis de carvão, coque, fuligem de diamantes, poeira animal e origem vegetal, poeiras contendo silicato e silício, aerossóis de desintegração e condensação de metais.

Uma vez no aparelho respiratório, substâncias desse grupo danificam a mucosa do trato respiratório superior, o que leva ao desenvolvimento de bronquite. Permanecendo nos pulmões, a poeira causa degeneração tecido pulmonar no tecido conjuntivo e cicatrizes (fibrose) dos pulmões. Doenças ocupacionais associadas à exposição a aerossóis - pneumoconiose e bronquite crônica por poeira - ocupam o segundo lugar em frequência entre todas doenças ocupacionais na Rússia.

A presença de um efeito fibrogênico não exclui os efeitos tóxicos gerais dos aerossóis. As poeiras tóxicas incluem aerossóis do pesticida DDT, chumbo, berílio, arsênico, etc. Ao entrarem no sistema respiratório, além de alterações locais no trato respiratório superior, desenvolve-se um quadro de intoxicações agudas e crônicas.

A exposição isolada a substâncias nocivas é rara na produção; normalmente o trabalhador está exposto a uma exposição combinada fatores negativos de naturezas diferentes (físicas, químicas, factores de gravidade e intensidade laboral) ou a influência combinada de factores da mesma natureza, por exemplo um grupo de produtos químicos. Ação combinada- é o efeito simultâneo ou sequencial no corpo de vários venenos pela mesma via de entrada. Existem vários tipos de ação combinada de venenos, dependendo dos efeitos da toxicidade: