1. pcb, pcdd, pestycydy ddt i dde,

Pestycydy są to środki szkodnikobójcze, przeciwpasożytnicze lub najczęściej środki ochrony roślin. Stosowane do zwalczania szkodliwych organizmów zarówno w ochronie roślin, jak i higieny ludzi i zwierząt, a także w ochronie materiałów technicznych itp. Środki chemiczne ochrony roślin dzielimy na trzy zasadnicze grupy: zoocydy, fungicydy i regulatory wzrostu roślin.

Zoocydy:

Zoocydy to środki chemiczne działające trująco na zwierzęta. Zależnie od grupy zwierząt, na które działają, dzieli się je na:

1. insektycydy - środki owadobójcze,

2. akarycydy -środki niszczące pajęczaki,

3. nematocydy - nicieniobójcze,

4. moluskocydy (limacydy) - środki ślimakobójcze,

5. rodentycydy - środki gryzoniobójcze.

Do insektycydów zaliczamy:

a) Węglowodory chloroorganiczne - obejmują one związki cyklodienowe: lindan, metoksychlor jak i równieŜ aldrtyna- 1,2,3,4,10,10- sześciochloro- 1,4,4a,5,8,8a -sześciohydro - egzo- 1,4- endo- 5,8- dwumetanonaftalen.

Są chemicznie czystym produktem, są bezbarwną, krystaliczną substancją nie rozpuszczalną w większości rozpuszczalników organicznych np. acetonie.

b) Związki fosforoorganicz to estry kwasów fosforowego, tiono, tiolo, tionotiolofosforowego i pirofosforowego. Zaliczamy do nich fosfamidon, monokrotofos, dimefoks fluorek kwasu Nczterometylodwuaminofoforowego.

Jest to substancja ciekła, bezbarwna.

Miesza się z wodą i większością rozpuszczalników organicznych. Jest bardzo toksyczny dla organizmów stałocieplnych (I klasa toksyczności). Mają szeroki zakres działania, z powodu wysokiej toksyczności zaleca się wyłącznie w uprawach chmielu do zwalczania mszyc i przędziorka, produkowane są jako środki do podlewania i kapsułkach;

Herbicydy: stosowane do zwalczania chwastów. Ze względu na sposób działania podzielić można na kontaktowe i systemiczne. Kontaktowe niszczą rośliny po przez bezpośredniego z nimi kontaktu, działanie jest ostre i roślina ginie bardzo szybko. Herbicydy są absorbowane przez liście i korzenie, a następnie przemieszczane w tkankach całej rośliny. Według budowy chemicznej uwzględnia następujące grupy:

a) Karboksylowe pochodne aromatyczne: obejmują herbicydy o wielorakim

działaniu w zależności od budowy chemicznej i sposobu stosowania.
Do najważniejszych należą; pochodne kwasu fenoksyoctowego (np. 2,4-D, 2,4,5-T, MCPA, dichloropor, mekopor) i pochodne kwasu benzoesowego (dikamba, 2,3,6-TBA). Wyżej wymienione przenikają do organizmu ludzi i zwierząt drogom pokarmową i oddechową, mogą powodować alergie i wysypeki skórne oraz podrażnienie błon śluzowych oczu;

b) Pochodne kwasu alifatycznego: zaliczamy tu dalopon, kwas trójchloroocowy (TCA). Zwalczają selektywnie chwasty jednoliścienne, jako pochodne kwasu działają silnie Żrąco na skórę i błony śluzowe. Przyjęte doustnie mogą powodować ciężkie uszkodzenia przewodu pokarmowego;

c) Podstawione fenole: należą do nich dioseb (DNBP), pięciochlorofenol (PCP), DNOC, DNPP i inne. Działają kontaktowo na chwasty dwuliścienne. Poza pięciochlorofenolem pozostałe związki zawierają dwie grupy nitrowe co decyduje o charakterze toksycznego działania, przedostają się przez skórę i drogi oddechowe, ulegają metabolizmowi do amonitro- lub dwuaminopochodnych i powoli wydalane są w moczu w postaci związanej z kwasem glukuronowym;

d) Heterocykliczne pochodne azotowe: są nimi atrazyna, simazyna, prometryna, propazyna, prometon, amitrol. Herbicydy do tej grupy są pochodnymi triazynowymi i triazolowymi (amitrol). Stosowany dla roślin jedno jak i dwuliściennych;

e) Alifatyczne pochodne azotowe: moŜna je podzielić na 3 podgrupy :

- pochodne mocznikowe: diuron, linuron, monuron, fluorometuron, chlortoluron,

chloroksuron;

- karbaminiany: IPC, CIPC, barban, di-allat;

- związki amidowe: dwufenamid, cypromid, propanil.

DDT

DDT jest jednym z największych pestycydów należącym do grupy polichlorkowych związków cyklicznych. Pełna nazwa techniczna dichlorodifenylotrichloroetan, (1,1,1-trichloro-2,2-bis p-chlorofenyletan), znany pod nazwą handlową Azotox, Ditox, Tritox. Jest to bezbarwna substancja krystaliczna, nierozpuszczalna w wodzie, rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych o temperaturze topnienia 109 ^oC. Insektycydy polichlorowe są dużą grupą związków chemicznych, głównie węglowodorów o różnej budowie i zawartości chloru w cząsteczce. Wpływa to na duże zróżnicowanie ich właściwości fizykochemicznych i biologicznych, w tym także na toksyczność. Zdolność do rozprzestrzeniania się w sprzyjających warunkach umożliwia przenikanie tych związków jeszcze przez długi czas po zastosowaniu do roślin, wody pitnej i organizmów zwierząt, a z nich do żywności. Odporność na procesy technologiczne i kulinarne sprzyja przedostawaniu się do organizmu ludzi

odkładaniu w tłuszczu zapasowym i innych tkankach. Niektóre insektycydy polichlorowe o największym zagrożeniu, np. DDT pochodne dienowe, zostały obecnie całkowicie wycofane ze stosowania w większości krajów świata. W Polsce zakaz stosowania preparatów zawierających DDT w rolnictwie wydano w 1973 r. Wcześniej spowodowały one jednak olbrzymie często nieodwracalne szkody, naruszenie równowagi biologicznej i trwałe występujące do chwili obecnej zagrożenie zdrowia ludzi. Insektycydy polichlorowe są truciznami neurotropowymi. Klasyfikacja ta jest głównie wynikiem obserwacji klinicznych objawów zatruć tymi związkami. Przeważające w zatruciu ostrym szybko pojawiające się drżenia i różnego rodzaju drgawki wskazują na ośrodkowe działanie neurotoksyczne (DDT, dieldryna, toksafen,

chlorodekon), Pierwotne, ostre działanie neurotoksyczne DDT wiąże się obecnie

z jego bezpośrednim wpływem na włókna nerwów czuciowych i ruchowych

w korze ruchowej mózgu oraz hamowaniem czynności pompy sodowo-potasowej

błony presynaptycznej neuronów. Większość insektycydów chlorowanych narusza

równowagę ośrodkowych, układów neuroprzekaźnikowych amin katecholowych,

indoloamin i GABA.

Do organizmu ssaków insektycydy polichlorowe mogą wnikać przez

przewód pokarmowy, drogi oddechowe, a także przez nie uszkodzoną skórę.

Istotną właściwością DDT w odróżnieniu od innych węglowodorów tej grupy jest

mała zdolność przenikania przez nie uszkodzoną skórę przy równoczesnej łatwości

pokonywania osłon chitynowych owadów, Insektycydy chlorowane wydalają się

głównie z kałem, a tylko w nieznacznej ilości przez nerki z moczem. Najczęściej

w formie metabolizowanej.

Rys.. Obieg pestycydów w przyrodzie

Polichlorowane bifenyle (PCB) - ogólna nazwa organicznych związków chemicznych, pochodnych bifenylu, w którym część atomów wodoru zastąpiono atomami chloru. Możliwych jest 209 różnych kongenerów o różnym stopniu podstawienia, z czego ok. 130 spotyka się w mieszankach używanych komercyjnie (zazwyczaj zawierają one >50 kongenerów).

Polichlorowane bifenyle stosowane są głównie w przemyśle elektrotechnicznym jako płyny dielektryczne w transformatorach i materiały izolacyjne w kondensatorach dużej mocy. Inne zastosowania:

• jako plastyfikatory i impregnaty

• jako płyny hydrauliczne

• smary odporne na wysoką temperaturę

• do wyrobu opakowań

• jako składniki farb drukarskich

• jako dodatki w preparatach owadobójczych

• jako dodatki do klejów i tworzyw sztucznych

• jako materiały izolacyjne do przewodów elektrycznych, w silnikach, transformatorach

PCB mogą powstawać w przemysłowych procesach chlorowania, nie są natomiast generowane podczas chlorowania wody i miazgi celulozowej, ani w trakcie spalania związków zawierających chlor (powstawać wówczas mogą dibenzodioksyny i furany PCDD i PCDF)

Są związkami lipofilowymi (lipofilowość rośnie wraz z ilością atomów chloru). Dobrze rozpuszczają się w tłuszczach i niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych, źle w wodzie. Do wody przechodzą przede wszystkim kongenery (pochodne różniące się liczbą i/lub miejscem podstawienia atomów chloru) o niskim stopniu schlorowania. Są praktycznie substancjami niepalnymi. Posiadają bardzo niską prężność par (są praktycznie nielotne)

Są odporne na rozkład pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych.

Powyższe właściwości sprawiają, że PCB są trwałe i łatwo rozprzestrzeniają się w środowisku. Nagromadzają się w kolejnych etapach łańcucha pokarmowego.

NAFTALEN :WZÓR SUMARYCZNY: C₁₀H₈

WZÓR STRUKTURALNY:

Polichlorowane dibenzofurany (PCDF, PCDFs - ang. Polychlorinated dibenzofurans) - grupa halogenowanych organicznych związków chemicznych, pochodnych dibenzofuranu, będących silnie toksycznymi zanieczyszczeniami środowiska sztucznie wytworzonymi przez człowieka.

Są to trójpierścieniowe związki aromatyczne utworzone z dwóch pierścieni benzenu połączonych atomem tlenu i wiązaniem węgiel-węgiel, w których atomy wodoru mogą być zastąpione maksymalnie ośmioma atomami chloru. Grupa zawiera 135 kongenerów różniących się właściwościami i wpływem na zdrowie i środowisko. Szczególnie groźny jest związek posiadający atomy chloru w pozycjach 2,3,7,8 - TCDF.

Oprócz stosowania niewielkich ilości polichlorowanych dibeznofuranów do celów badawczych, związki te nie mają żadnego innego zastosowania. Wytwarzane są niezamierzenie, zazwyczaj w niewielkich ilościach, w procesach termicznych, w których dochodzi do niecałkowitego spalania lub innych reakcji chemicznych z udziałem substancji organicznych i chloru. Do najważniejszych źródeł tych związków należą spalarnie odpadów, produkcja masy papierniczej z udziałem chloru oraz przemysł metalurgiczny (wtórna produkcja miedzi, cynku i aluminium; procesy spiekania w hutnictwie żelaza i stali).

Mają właściwości rakotwórcze. Często współwystępują z polichlorowanymi dibenzo-p-dioksynami mającymi podobne właściwości trujące.

2. Mechanizmy detoksykacji metali ciężkich

Drogi oddechowe są główną drogą wchłaniania w narażeniu zawodowym, gdzie arsen występuje w powietrzu. Wydajność wchłaniania arsenu w płucach wynosi, co najmniej 40÷60%. Innym zagrożeniem dla ludzi niemającym związku z narażeniem zawodowym jest arsen zawarty w wodzie pitnej oraz żywności. Nieorganiczne związki arsenu wchłaniają się z przewodu pokarmowego z wydajnością 55÷95%. Związki arsenu w postaci organicznej zawarte w żywności morskiej wchłaniają się z wydajnością 75÷85%.

We krwi arsen jest wiązany głównie przez erytrocyty, gdzie jego stężenie jest ok. 10-krotnie wyższe niż w osoczu. Arsen rozmieszcza się równomiernie w ustroju. Wykazuje też duże powinowactwo do grup-SH, zwłaszcza struktury keratynowej i jej wytworów, gdzie stwierdzono stężenie nawet 20-krotnie wyższe. Arsen ulega przemianą w ustroju, polegają one głównie na reakcjach redox oraz metyzacji.

Podstawową drogą wydalania arsenu jest mocz. Inne drogi wydalania stanowią niewielki procent całkowitego wydalania. W moczu osób narażonych na

arsen nieorganiczny stwierdzono trzy formy chemiczne arsenu: arsen nieorganiczny oraz dwie pochodne metylowe. Ich proporcje wynoszą: 20% (iAs), 15% (MMA) oraz 65% (DMA). Arsen nie ulega kulminacji w ustroju człowieka.

Toksyczność arsenu polega na hamowaniu czynności wielu enzymów poprzez blokowanie grup sulfhydrylowych. W konsekwencji zostaje upośledzone

oddychanie wewnątrzkomórkowe, zaburzenia przemiany lipidów i węglowodanów, a następnie dochodzi do zmian zwyrodnieniowych w narządach miąższowych. Ponadto arsen wywołuje porażenie naczyń włosowatych. Wchłonięty do organizmu odkłada się w włosach, paznokciach, wątrobie, nerkach, skórze i kościach. Śmiertelna dawka różnych związków arsenu dla dorosłych wynosi ok. 200÷300mg.

Nieorganiczne związki arsenu wykazują działanie rakotwórcze. Po długoletnim narażeniu dróg oddechowych znacznie wzrasta zapadalność na raka płuc. Po podaniu doustnym związków arsenu obserwowano objawy raka skóry.

3. mechanizmy detoksykacji ksenobiotyków lipofilowych

Tylko niektóre związki chemiczne nie ulegają przemianom metabolicznym

w ustroju człowieka i funkcjonują w swej pierwotnej formie, a następnie wydalane

są z organizmu. Większość ksenobiotyków ulega biotransformacji i z organizmu są

wydalane w postaci metabolitów. W przypadku detoksykacji metabolity są mniej

toksyczne w stosunku do substratu, bądź stają się nietoksyczne, ale mogą stawać

się bardziej toksyczne niż dostarczony do organizmu substrat. Dlatego też mylące

jest często używane słowo detoksykacja, ponieważ w reakcjach którym poddawane

są substancje toksyczne, mogą powstać związki bardziej aktywne lub wręcz

toksyczne. Głównym celem biotransformacji ksenobiotyków jest zwiększenie ich

rozpuszczalności w płynach, dzięki czemu ułatwione jest ich wydalanie z ustroju.

Biotransformacja szkodliwych dla organizmu człowieka egzogennych substancji

odbywa się na drodze enzymatycznej. Enzymy biorące udział w procesach

biotransformacyjnych znajdują się w: nerkach, płucach, jelicie cienkim, osoczu

krwi, gonadach, skórze, jednak najważniejszą rolę odgrywają enzymy siateczki

śródplazmatycznej hepatocytów.

METABOLIZM KSENOBIOTYKÓW

Enzymy biorące udział w biotransformacji oraz katalizujące wprowadzenie tlenu do cząsteczek lipofilowych ksenobiotyków są integralną częścią błon siateczki śródplazmatycznej gładkiej hepatytów , wbudowane są w strukturę lipidową tych błon. Cytochromy P-450 to białka zawierające hem jako grupę prostetyczną. Stanowią końcowy składnik w łańcuchu przenoszenia elektronów w mikrosomach wątroby
(i prawdopodobnie w mitochondriach nadnerczy). Rolą tego układu jest hydroksylacja w biosyntezie steroidów oraz hydroksylacja ogromnej liczby ksenobiotyków. Hydroksylacja obcych związków zazwyczaj zwiększa ich rozpuszczalność i wydalanie. Zachodzące z udziałem cytochromów P-450 w siateczce gładkiej hepatytów reakcje utleniania, łączą się z jednej strony z biosyntezą i metabolizowaniem substancji endogennych, takich jak: cholesterol, kwasy żółciowe, hormony steroidowe, witaminy D, prostaglandyny. Z drugiej strony zaś łączą się

z procesami detoksykacyjnymi, chroniącymi organizm przed gromadzeniem

ksenobiotyków wnikających do organizmu ze środowiska zewnętrznego ich szkodliwym wpływem.

W reakcjach katalizowanych przez cytochromy P-450 mogą też powstawać wolne rodniki tlenowe podobne do tych, które powstają w czasie działania promieniowania jonizującego. Powstałe reaktywne metabolity i wolne rodniki, reagując z życiowo ważnymi makrocząsteczkami komórkowymi, jak kwasy nukleinowe oraz białka mogą wywoływać poważne zaburzenia metaboliczne w hepatocytach, prowadząc w konsekwencji do stłuszczenia, martwicy czy zrakowacenia tych komórek.

Metabolizm ksenobiotyków obejmuje różne procesy, które dzielą się na reakcje I i II fazy w wodzie. Reakcje I fazy prowadzą do wytworzenia związków pośrednich w procesach utleniania, redukcji i hydrolizy. Reakcje II fazy związane są ze sprzężeniem produktów końcowych z kwasem glukuronowym, siarkowym, glutatonem, glicyną bądź ulegają metylacji lub acetylacji. Czasami produkty biotransformacji są nietrwałe i ulegają rozpadowi, uwalniając związki wysoko reaktywne związki, np. wolne rodniki, substancje silnie elektrofilowe lub naprężone pierścienie trójczłonowe (epoksydy, azarydyny, episiarczki lub diazometan. Każda z faz biotransformacji zachodzi przy udziale różnych enzymów, które są w wątrobie, nerkach, płucach, jelicie cienkim, skórze, siatkówce oka, osoczu krwi. Faza I zachodzi głównie za pomocą oksydoreduktaz i hydrolaz., II zaś obsługiwana jest przez transferazy katalizujące reakcje sprzęgania(np. UDPglukuronyrotransferaza występująca w mikrosomach) lub enzymy cytozolowe (Stransferaza glutationowa i sulfotransferaza). Ważną rolę w przemianach substancji obcych w organiźmie odgrywają enzymy mikrosomalne, biorące udział w reakcjach utleniania ,redukcji i sprzęgania.

Utlenianie zachodzi przy udziale tlenu cząsteczkowego oraz donoru wodoru w postaci NADPH lub NADH, zaś reakcje redukcji wymagają jedynie czynnika redukcyjnego. Enzymy katalizujące utlenianie ksenobiotyków są zaliczane do monooksygenaz. Są to enzymy błonowe, w komórkach związane z błonami retikulum endoplazmatycznego, jądrowymi oraz mitochondrialnymi. Enzymy te katalizują reakcje z udziałem substratów end i egzogennych, gdzie substratami endogennymi są przede wszystkim kwasy tłuszczowe i steroidy, substratami egzogennymi są ksenobiotyki. W wyniku przebiegu reakcji jeden z atomów cząsteczki tlenu zostaje wprowadzony do substratu, drugi zaś, za pomocą donoru wodoru, redukuje się, tworząc cząsteczkę wody. We frakcji mikrosomalnej występuje łańcuch transportu elektronów, składający się z cytochromu P450, reduktazy NADPH cytochrom P450 oraz czynnika lipidowego. Cytochrom P450 jest hemoproteiną składającą się z appoprotein i żelazoprotoporfiryny IX jako grupy prostetycznej. Nazwa tego cytochromu oznacza białko, które w kompleksie z CO wykazuje maksymalną absorbcję przy długości fali 450 nm. Cztery wiązania koordynacyjne żelaza są wysycane przez cztery atomy azotu

pierścienia porfirytowego, piąte wiązanie skierowane ponad powierzchnię

pierścienia łączy się przez siarkę cysteiny z apoproteiną, szóste wiązanie skierowane pod powierzchnię pierścienia umożliwia przyłączenie tlenu, a przez to utlenianie substratu (rys. 5.1).

Rys.5.1 Schemat wiązania ksenobiotyków przez cytochrom P450; a- forma

niskospinowa cytochromu P450, b kompleks ksenobiotyku z wysokospinową formą cytochromu P450.

Czynnik lipidowy, zawierający głównie fosfatydylocholinę, nie bierze bezpośredniego udziału w przenoszeniu elektronów, jest jednak niezbędny do prawidłowego połączenia cytochromu z reduktazą. Przebieg reakcji utleniania, katalizowanych przez monooksygenazy zawierające cytochrom P450 na przykładzie hydroksylacji węglowodorów aromatycznych, przedstawiono na rys. 5.2. W reakcjach tych substrat (RH) łączy się z utlenioną niskospinową formą cytochromu (Fe3+), tworząc wysokospinowy kompleks Fe3+RH. Kompleks ten przyjmuje elektron z NADPH przez reduktazę NADPH-cytochrom P-450, w wyniku czego Fe+3 w cytochromie przechodzi w Fe⁺². Zredukowany kompleks Fe+2RH przyłancza cząsteczkę tlenu tworząc oksycytochrom P-450. Po przyjęciu drugiego elektronu powstaje

peroksycytochrom P450. W wyniku przekształceń kompleks ten przechodzi w silnie elektrofilny związek oksenoidowy, tzw. aktywny tlen. Jeden atom tlenu w obecności dwóch protonów jest redukowany do cząsteczki wody, natomiast drugi atom zostaje wprowadzony do cząsteczki substratu. Cykl przemian zostaje zakończony odszczepieniem hydroksylowego substratu (ROH) i regeneracją utlenionej niskospinowej formy cytochromu P450.

Rys.5.2. Schemat utleniania ksenobiotyków za pomocą mikrosomalnych

monooksydaz zawierających cytochrom P-450.

W wyniku biotransformacji powstają metabolity o różnej aktywności bioologicznej.
W przypadku tworzenia się produktów o słabszym działaniu toksycznym lub nieczynnych biologicznie mamy do czynienia z detoksydacją. Taki charakter mają zazwyczaj reakcje sprzęgania z kwasem lukuronowym, siarkowym i glicyną oraz reakcje hydrolizy. Także wiele metabolitów, utworzonych w wyniku redukcji i utleniania, wykazuje mniejszą toksyczność od substancji macierzystych (hydroksylacja fenobarglikalu do hydroksyfenobarglikalu, demetylacja morfiny do normorfiny). Dość często w wyniku biotransformacji następuje aktywacja metaboliczna substancji nieczynnej biologicznie lub wykazującej słabe właściwośći toksykodynamiczne do silnie toksycznego metabolitu ( utlenianie insektycydów fosforoorganicznych, Ndemetylacja kodeiny do morfiny, utlenienie metanolu do formaldehydu, redukcja nitrobenzenu do fenylohydroksyloaminy).

Bardzo niebezpieczne są silnie reaktywne metabolity, np. chinony, związki epoksydowe oraz wolne rodniki, które poprzez tworzenie toksycznych metabolitów tlenu, zapoczątkowują peroksydację lipidów niszcząc błony biologiczne komórek. Reaktywne rodniki lub metabolity łączą się trwale z makrocząsteczkami komórkowymi- kwasami nukleinowymi i białkami, co może wywołać skutki cytotoksyczne, mutagenne lub rakotwórcze.

Substancje toksyczne wydalają się z organizmu w postaci nie zmienionej lub jako polarne metabolity. W zależności od właściwości fizykochemicznych trucizn eliminacja następuje z wydychanym powietrzem, moczem, żółcią. Mniejsze ilości substancji wydalają się także ze śliną, mlekiem i potem. Praktycznie każdy związek chemiczny wydala się kilkoma drogami. Istnieją jednak dwa główne typy wydalania, jeden prze dyfuzje charakterystyczny dla nerek i płuc i żołądka oraz metabolizm

charakterystyczny dla wątroby.

WYDALANIE Z POWIETRZEM

Proces ten odgrywa istotną rolę w wydalaniu substancji lotnych, takich jak: benzen, trichloroetylen, dwusiarczek węgla oraz alkoholi i ketonów. Wydalanie trucizny przez płuca zależy od różnicy jej stężenia we krwi i powietrzu wydechowym i zwiększa się w istotny sposób wraz ze wzrostem współczynnika podziału substancji w układzie powietrza-surowica. Jeżeli substancja lotna wolno metabolizuje, to wydalanie z powietrzem wydychanym stanowi główną drogę wydalania. Ograniczającym czynnikiem powodującym wydalanie substancji tą drogą jest biotransformacja powodująca, Ŝe metabolity są z reguły znacznie mniej lotne niż substancja pierwotna. Wydalanie przez płuca jest tym większe, im związek jest bardziej lotny, mniejszym stopniu ulega przemianom metabolicznym oraz słabiej rozpuszczalny w płynach ustrojowych.

WYDALANIE Z MOCZEM

U człowieka i ssaków lądowych największą rolę odgrywa wydalanie substancji obcych przez nerki. Z moczem wydalane są ksenobiotyki dobrze rozpuszczalne w wodzie, o małej masie cząsteczkowej jak: insektycydy fosforoorganiczne, karbaminianowe, fluorki, stront, beryl, selen, kadm, chrom, cyna, kobalt, związki nieorganiczne i rtęć.Nerki są specjalnie przystosowane do usuwania zbędnych produktów przemiany materii oraz substancji obcych. Jednostką morfologiczno - czynnościową nerek jest nefron, składający się z kłębuszka, torebki kłębuszka, kanalika nerkowego bliższego, pętli nefronu, kanalika nerkowego dalszego i kanalika zbiorczego. Wydalanie substancji obcych z moczem jest związane z trzema procesami cząsteczkowymi tworzenia się moczu: przesączaniem kłębuszkowym, wchłanianiem zwrotnym i wydzielaniem kanalikowym.

WYDALANIE Z KAŁEM

Podstawową rolę w uruchomieniu tej drogi wydalania odgrywa wydalanie z wątroby do żółci. Wydalanie toksycznych substancji z żółcią jest zależne w ogromnej części od transportu czynnego. Wydalanie z żółcią jest szczególnie efektywne dla substancji organicznych o masie cząsteczkowej powyżej 300, mogących w cząsteczce grupy hydrofilowe i lipofilowe. Substancje wydalone z żółcią do dwunastnicy mogą ulegać wchłanianiu zwrotnemu w jelitach na tej samej zasadzie co wchłanianie jelitowe. Powstaje wtedy tzw. krążenie jelitowo wątrobowe które ma wpływ na powstające utrudnienia związane z wydalaniem substancji toksycznych z organizmu. Krążenie to jest przyczyną długiego utrzymywania się substancji w organizmie

4. Testy tyksycznosci

Działanie toksyczne występuje w krótkim czasie po podaniu badanej substancji w ciągu 24 godzin. Toksyczność ostrą określa się ilościowo, wyznaczając medialną dawkę śmiertelną (DL50), powodującą śmierć 50% zwierząt użytych do doświadczenia. Dawkę śmiertelną ustala się dla różnych gatunków zwierząt, rożnej płci, w rożnym wieku, żyjących w rożnych warunkach.

Tabela 1. Klasyfikacja toksyczności trucizn wg Hodea'a i Sternera (USA)

Celem tego badania jest upewnienie się jak dany ksenobiotyk działa na narządy ale również na układy. W ciągu 90 dni badań zwierzęta podaje się codziennie badaną substancje najczęściej z paszą. Używa się tylko zwierząt młodych 4-5 tygodniowych. W czasie trwania badań naukowcy dokładnie obserwują zwierzęta jak wyglądają i jak się zachowują. Po uśpieniu zwierzęta są badane szczegółowo pod kątem przeznaczenia badanej substancji. Przeprowadza się badania krwi, wątroby, moczu, bada się również narządy i tkanki. Toksyczność przewlekła jest kolejnym etapem badań toksyczności ostrej. Okres tego doświadczenia to 2 lata. Wykonuje się je aby sprawdzić działanie

ksenobiotyku na organizm w dłuższym okresie. Badania te pozwalają na sprawdzenie granicznych poziomów narażenia na które później będzie narażony człowiek. Długi okres badań pozwala nawet na przeprowadzenie testów na ewentualne zagrożenie rakotwórcze substancji. Zwierzęta używane do tych badań to młode 4-5 tygodniowe gryzonie obu płci, zdrowe jak również odporne na choroby. Klatki w których są trzymane muszą być często myte i dezynfekowane.

Badane ksenobiotyki podaje się z paszą lub wodą. Obserwacje zwierząt prowadzone są podobnie jak w przypadku toksyczności podprzewlekłej.

Wykorzystanie zwierząt w badaniach toksykometrycznych jest regulowane odpowiednimi przepisami prawnymi. Aby badania zostały przeprowadzone jak najlepiej naukowcy muszą wybrać odpowiedni gatunek zwierząt i zapewnić im najbardziej optymalne warunki bytowe. W doświadczeniach używa się osobników obu płci. Zwierzęta muszą być młode jednak dojrzałe płciowo a ich aklimatyzacja w laboratorium trwa przynajmniej 5 dni. Badania nie będą zawierać błędów jeżeli zwierzęta do nich użyte będą zdrowe i zostanie im zapewniona właściwa opieka oraz karmienie. Zwierzęta do doświadczeń są wybierane metodą losową. Badania toksyczności doustnej można przeprowadzić za pomocą kilku metod badawczych. Należą do nich takie badania jak : toksyczności ostrej, kumulacyjnej, podostrej,

podprzewlekłej i przewlekłej.

Tabela 2.Klasyfikacja działania toksycznego substancji chemicznej. Metoda

klasyczna

Toksyczność ostra to działanie toksyczne które występuje w krótkim czasie od podania badanej substancji. Toksyczność tą określa się wyznaczając tzw. Medialną dawkę śmiertelną LD50. Jest to dawka powodująca śmierć połowy zwierząt użytych w doświadczeniu. Istnieje kilka metod określania tej toksyczności, należą do nich metody np.: Finneya, Weila, Bliska.

TOKSYCZNOŚĆ KUMULACYJNA

Zwierzętom są podawane duże dawki ksenobiotyka, a ilość padłych zwierząt jest rejestrowana. Istnieje kilka metod przeprowadzania takich badań. Różnice takie jak wielkość dawek, liczba zwierząt , okres ekspozycji zależą od tego jaką metodą przeprowadzimy doświadczenie. Może ono trwać od 5 do nawet 30 dni.

Badania toksyczności inhalacyjnej są bardziej pracochłonne i więcej kosztują od podobnych badań toksyczności prowadzonych metodą doustną. Materiały użyte do budowy odpowiednich komór nie mogą reagować z badaną substancją. Ważnym elementem tych doświadczeń jest prawidłowa kontrola stężenia badanej substancji. Aby zwierzęta nie zlizywały oparów substancji która osiadła na ich sierści umieszcza się je w specjalnych pojemnikach. Są one tak skonstruowane że tylko nozdrza zwierząt kontaktują się z badanym ksenobiotykiem. W innym przypadku wyniki badań były by błędne. Również mikroklimat w komorze musi być odpowiedni: temperatura powietrza powinna wynosić 22 ºC, wilgotność 30-70% a zawartość tlenu 19%. Do doświadczeń tych używa się przeważnie szczury, myszy i świnki morskie.

Tabela 3. Klasyfikacja działania kumulacyjnego

Badanie toksyczności skórnej przeprowadza się po to aby ocenić toksyczność substancji które kontaktują się ze skórą człowieka. Prowadzenie badań polega na usunięciu z grzbietu oraz boków zwierzęcia sierści z około 10 % powierzchni ciała.
W tych miejscach przykłada się gazę na którą następnie nanosi się roztwór substancji. Zwierzęta podzielone są na grupy z których każda otrzymuje różne ilości badanych substancji. Należy pamiętać aby opatrunek był trwały a zwierzę nie mogło się z niego uwolnić.

ALTERNATYWNE METODY OCENY TOKSYCZNOŚC

W obecnych czasach mnogość substancji chemicznych ,na które narażeni są ludzie przyspieszyła zapotrzebowanie na badania toksykometryczne. Koszty takich badań są jednak bardzo wysokie. Opinia publiczna i obrońcy praw zwierząt chcieliby ograniczyć udział zwierząt w tych badaniach. Badacze zmuszeni są do poszukiwania zastępczych rozwiązań. Jednym z takich rozwiązań jest metoda In vitro. Stosuje się ją w ocenie cytotoksyczności podstawowej, potencjalnego działania drażniącego na skórę i oko oraz potencjalnego działania uczulającego. Innymi metodami alternatywnymi są: metoda ustalonej dawki i metoda klas toksyczności. Metody te pozwalają zredukować liczbę zwierząt oraz zmniejszyć ich cierpienie. Duże koncerny i ośrodki badawcze stosują już takie rozwiązania jak komputerowe modelowanie skutków toksyczności. Metoda ta jest droga i jedynie duża ilość ocenianych substancji może się wtedy opłacić.

5. Przyczyny i skutki zaburzeń hormonalnych u zwierząt powodowanych substancjami zanieczyszczającymi środowisko (zw. Udającymi hormony)

Estrogeny "środowiskowe" to związki chemiczne naturalne, pochodzenia roślinnego,
bądź syntetyczne jak np. insektycydy (DDT), o działaniu podobnym do estrogenów.
Mogą one powodować szereg zaburzeń, takich jak: niepłodność, przerost wyściółki pochwy, przedwczesny rozwój sutków oraz feminizację u chłopców. Są bardzo wolno eliminowane
z organizmu, a badania nad odległymi efektami ich działania na organizm ludzki trwają.

Dichlorodifenylotrichloroetan

W ostatnich latach naukowcy dostrzegają, jak wiele substancji, które ludzie produkują, działa jak żeńskie hormony. Ogólnie zwie się je „estrogenami środowiskowymi” lub „ksenoestrogenami”. Występują w plastikowych butelkach, zabawkach dla dzieci, w kosmetykach, wodach zanieczyszczonych miejskimi ściekami, opakowaniach na żywność, mięsie czy w produktach sojowych. Jednym z pierwszych ksenoestrogenów, jakie udało się człowiekowi wytworzyć, był niesławny DDT.

Dichlorodifenylotrichloroetan (DDT, dwuchlorodwufenylotrójchloroetan, 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorofenylo)etan), znany pod nazwą handlową Azotox, Ditox, Tritox , Anofex, Cesarex, Chlorophenothane, Dedelo, p, p'-DDT, Dichlorodiphenyltrichloroethane, Dinocide, Didimac, Digmar, ENT 1506, Genitox, Guesapon, Guesarol, Gexarex, Gyron, Hildit, Ixodex, Kopsol, Neocid, OMS 16, Micro DDT 75, Pentachlorin, Rukseam, R50 i Zerdane (w Polsce Azoteks) - środek owadobójczy otrzymywany przez kondensację chloralu z chlorobenzenem w obecności stężonego kwasu siarkowego. Syntezę DDT przeprowadził po raz pierwszy w 1874 austriacki chemik Othmar Zeidler.

Oczywiście, nikt nie przypuszczał, że ma on jakiekolwiek działanie feminizujące.

Zadanie, jakie postawiono przed tym związkiem, było całkowicie odmienne. Wyprodukowano go w latach 50., by niszczył owadzie szkodniki upraw. Stał się pierwszym stosowanym na masową skalę pestycydem.

Wkrótce odkryto, jak bardzo szkodzi przyrodzie i ludziom. W większości krajów już w latach 70. wprowadzono zakaz jego produkcji. Ale DDT nadal trwał w środowisku. I dopiero w latach 80. i 90. zaczęto odkrywać jego nowe oblicze.

Louis Guillette z Uniwersytetu Florydy zauważył na przykład, że w jeziorze Apopka, w którym utrzymywał się wysoki poziom DDT, samcom aligatorów rosły mniejsze penisy, a samice przechodziły „superowulacje”. Prawdopodobnie ten pestycyd był też odpowiedzialny za feminizację ryb w Wielkich Jeziorach Północnoamerykańskich.

W 2002 roku odkryto, że ksenoestrogenem jest również popularny środek do zwalczania chwastów - atrazyna. W przeciwieństwie do DDT nie jest zakazany. W USA powszechnie stosuje się go do ochrony upraw kukurydzy, soi. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornii w Berkeley hodowali żaby w akwariach zanieczyszczonych tym herbicydem.

Okazało się, że wystarczało stężenie 30 razy niższe od amerykańskich norm, by samce płazów zaczęły wytwarzać w jądrach komórki jajowe. W efekcie powstawały osobniki obojnacze, często bezpłodne.

Ftalany

Ksenoestrogenami są również niektóre plastiki lub środki używane przy ich obróbce. Ftalany na przykład stosuje się powszechnie przy wytwarzaniu produktów z popularnego PCV. W domach jest więc ich mnóstwo - na podłodze, ścianach, w zabawkach dziecięcych czy opakowaniach na jedzenie. Ftalany są też obficie dodawane do kosmetyków - między innymi do lakieru do paznokci, lakieru do włosów i perfum.

W 2005 roku w USA analizowano wpływ tych związków na kobiety w ciąży. Okazało się, że podwyższony poziom ftalanów osłabiał działanie męskich hormonów płodu. Prowadziło to do zmian wielkości penisa u chłopców oraz utrudniało zstępowanie jąder do moszny.

W plastikowych butelkach dla niemowląt wykryto jeszcze jeden związek, który podszywa się pod estrogeny - bisfenol A.

Zazwyczaj wydziela się go do pokarmu na tyle mało, że jest niegroźny dla zdrowia.

No, chyba że butelki zaleje się gorącą wodą. W styczniu 2008 roku ogłoszono badania,
z których wnika, że ich gotowanie zwiększa ilość uwalniającego się bisfenolu A aż 55 razy. Jak może to wpływać na narządy płciowe chłopców, do końca nie wiadomo. Naukowcy dowiedli na razie, że związek ten przyspiesza dojrzewanie płciowe myszy.

Do niedawna uważano, że niektóre ksenoestrogeny występują w środowisku w zbyt małych ilościach, by feminizować ludzi czy zwierzęta. Ale - jak w lutym ogłosili duńscy naukowcy - wystarczy zmieszać kilka takich związków, by popsuć szyki samcom.

Ciężarnym szczurzycom badacze podawali koktajl trzech estrogenów środowiskowych - dwóch pestycydów i jednego lekarstwa. Wszystkie substancje występowały w niewielkim stężeniu uważanym za całkowicie nieszkodliwe. A jednak większość samców, które się potem urodziły, miała sfeminizowane ciało. U części rozwinęły się sutki, u innych źle uformowały się męskie narządy płciowe i aż 60 procent z nich chorowała na spodziectwo (polega to na tym, że ujście cewki moczowej nie znajduje się na szczycie penisa, ale na jego dolnej powierzchni, a w skrajnych wypadkach w mosznie lub w kroczu).

Szkodliwe butelki PET

Woda mineralna przechowywana w plastikowych butelkach PET zawiera czynniki chemiczne o działaniu zbliżonym do estrogenów, zaburzając prawidłowy przebieg procesów fizjologicznych komórek mających kontakt z cieczą.

Badania prowadzone były przez niemieckich naukowców z Johann Wolfgang Goethe University i polegały na hodowli różnego rodzaju organizmów (drożdży oraz ślimaków z gatunku Potamopyrgus antipodarum) w dostępnej handlowo wodzie mineralnej. Naukowcy zaopatrzyli się w 20 różnych gatunków wody mineralnej, która butelkowana była w szklane lub plastikowe butelki wykonane z PET (ang. polyethylene terephthalate).

W trakcie eksperymentów okazało się, iż drożdże hodowane w wodzie przechowywanej w butelkach PET (w ponad połowie badanych butelek) zachowują się tak, jak w przypadku hodowli w cieczy wzbogaconej naturalnym estrogenem - 17Ô-estradiolem - o średnim stężeniu dochodzącym do 18 nanogramów na litr cieczy. Nanogram to miliardowa część kilograma. W niemal wszystkich analizach, silniejszy efekt obecności hormonów estrogenowych obserwowany był w hodowli drożdży prowadzonej w wodzie z butelek PET, w porównaniu do eksperymentów prowadzonych na cieczy ze szklanych opakowań.

Niepokojące wyniki składu chemicznego wody potwierdziły badania polegające na 56 dniowej hodowli ślimaków z gatunku Potamopyrgus antipodarum w wodzie przechowywanej w szklanych oraz plastikowych butelkach. Ślimaki hodowane w cieczy pobranej z butelek PET wykazywały znacznie wyższy stopień rozrodczości, w efekcie czego w tych hodowlach powstało ponad dwa razy więcej embrionów, niż w hodowlach prowadzonych na wodzie pobranej ze szklanych butelek.

Nie jest obecnie znany czynnik, który wywołuje fizjologiczne zmiany komórek mających kontakt z wodą mineralną pobraną z butelek PET. Naukowcy przewidują, iż odkrycie "winowajcy" nie będzie proste, między innymi z tego powodu, iż może nie być to jedna konkretna substancja chemiczna, która przedostaje się z opakowania do wody mineralnej.

Według autorów odkrycia, konieczne są dalsze intensywne badania, by móc jednoznacznie określić czy butelki wytwarzane z PET są bezpieczne dla ludzi.

Antykoncepcja dla ryb i żab

Większość ksenoestrogenów to substancje, których działanie hormonalne było wcześniej nieznane. Jednakże ludziom zdarza się wpuszczać do środowiska estrogeny świadomie. Nierzadko dodawało się je do pasz zwierzęcych. Mięso, które potem otrzymywano, miało silne właściwości feminizujące. Na szczęście ten proceder jest już zakazany w wielu krajach.

Polityków przeraziły doniesienia o przedwczesnym dojrzewaniu płciowym dzieci Portorykańczyków oraz o rozwoju kobiecych piersi u młodych Włochów. Wielu naukowców podejrzewało bowiem, że za oba te zjawiska winić należy właśnie hormony zawarte w mięsie.

Jednym z największych źródeł estrogenów środowiskowych są także pigułki antykoncepcyjne. Kobiety, które za ich pomocą zapobiegają ciąży, dużą część zawartych
w nich hormonów wydalają potem z moczem. Razem z miejskimi ściekami estrogeny dostają się do rzek, jezior, mórz. W roztworze imitującym ich zawartość w wodzie szwedzcy badacze hodowali żabie kijanki. Nawet przy najmniejszej koncentracji tego hormonu aż dwukrotnie wzrastało prawdopodobieństwo, że rozwinie się samica, a nie samiec. W najbardziej zanieczyszczonych- akwariach od 95 do 100 procent kijanek przemieniało się w osobniki żeńskie.

Literatura:

1. Witolda Semczuk W. : „Toksykologia współczesna” , Wydawnictwo Lekarskie

PZWL, Warszawa,2005.

2. Piotrkowskiego J.K. :„ Podstawy toksykologii”, Wydawnictwo Naukowo-

Techniczne, Warszawa 2006

3. Zakrzewski S.F.„Podstawy toksykologii środowiska”, Wa-wa 95, Wyd. nauk.

PWN

4. Jerzego Brandys J. : „Toksykologia” , Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego,

Kraków 1999.

5. http://www.toksykologiazwierzęca.pl

6. http://światnauki.pl

7. pełny adres- http:swiatnauki.pl/indem.php?id=archiwum/sn_03_06/kroniki1

8. Internet: www.ciop.pl

9. Internet: www.ratownictwo.chem.pl Czechowski W i inni.:

10. Czechowski W. :Biologia, P.W. R i L, Warszawa 1989

11. Internet: J.B.Brown, www. woomb. org.pl

12. Kolarzyk E: Wybrane problemy higieny i ekologii człowieka-skrypt, UJ Kraków 2005r

13. Paweł Rejmer.: Podstawy ekotoksykologii ,WNT, Lublin 1997

14. Witold S. Gomułka.: Encyklopedia zdrowia , PWN tom II wyd.: VII ,

Warszawa 1999.

15. W.S. Gomułka.: Ostre zatrucia , PZWL , Warszawa 1978

16. Jerzy K. Piotrkowski: Podstawy toksykologii, WNT, Warszawa 2006.

17. Tadeusz Bogdaniak: Toksykologia kliniczna, Państwowy Zakład Wydawnictwa

Lekarskiego, Warszawa 1988.

18. D. Heiserman: Księga pierwiastków chemicznych, Wydawnictwo Prószyński

i s-ka, Warszawa 1997.

19. http://www.ciop.pl/11541.html

20. http://chemia.panoramix.net.pl/układ/As.html 06.12.2006

21. Piotrowski J.: Podstawy toksykologii WNT Warszawa 2006

22. Seńczuk W.: Toksykologia Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa

2002

16

---