Elementy
toksykologii

Definicje – toksykologia



Nauka o truciznach
(gr. toxicon – trucizna, logos –
nauka)



Nauka o szkodliwym działaniu
substancji chemicznych na żywy
organizm

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Dosis sola facit

venenum

Wszystko jest

trucizną i nic nie

jest trucizną, bo

tylko dawka

czyni truciznę

Paracelsus

Teophrastus Bombastus

von Hohenheim (1493-

1541)

Alkohol etylowy



Małe dawki – do 10 g/dzień



Zmniejszenie prawdopodobieństwa
wystąpienia miażdżycy naczyń
wieńcowych
i tętniczych naczyń obwodowych*



Zmniejszenie ryzyka wystąpienia
choroby niedokrwiennej serca, zawału
serca i udaru mózgowego o 40-70%**

*Belleville J., The French paradox: Possible involvement of ethanol in the protective
effect against cardiovascular diseases. Nutrition, 2002, 18, 2, 173-177.
**http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez

Alkohol etylowy

Schilling-Siengalewicz S. Zarys medycyny sądowej i toksykologii. PZWL, 1950

Lekkie

0,5-1,5 g/dm

3

(‰)

Średnie

1,5-3,0 g/dm

3

(‰)

Ciężkie

3,0-5,0 g/dm

3

(‰)

Definicje –

trucizna



Substancja, która po wchłonięciu
do organizmu lub wytworzona
w organizmie, powoduje
zaburzenia jego funkcji lub śmierć

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Definicje – toksyna, jad



Substancja trująca produkowana
przez żywy organizm, np.
bakterię, roślinę lub zwierzę



toksyna botulinowa (jad
kiełbasiany, wytwarzana przez
beztlenowe laseczki
przetrwalnikujące Clostridium
botulinum – laseczka jadu
kiełbasianego)



amanityna (muchomor
sromotnikowy)



tetrodotoksyna – najeżka

Dawka



Ilość substancji chemicznej podana,
pobrana lub wchłonięta do organizmu
warunkująca brak lub wystąpienie
określonych efektów biologicznych
wyrażonych odsetkiem organizmów
odpowiadających na tę dawkę;
zwykle jest podawana w jednostkach
wagowych na masę lub powierzchnię
ciała, niekiedy dodatkowo na dobę

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Rodzaje dawek



Graniczna (progowa) – ilość substancji,

która wywołuje pierwsze dostrzegalne skutki

biologiczne



Toksyczna – ilość substancji, która po

wchłonięciu do organizmu wywołuje efekt

toksyczny



Śmiertelna – ilość substancji powodująca

śmierć organizmu po jednorazowym podaniu



Medialna dawka śmiertelna LD

50

(dosis

letalis) – statystycznie obliczona na

podstawie wyników eksperymentu na

zwierzętach ilość substancji chemicznej,

która powoduje śmierć 50% badanych

osobników

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Klasyfikacja toksyczności
substancji chemicznych wg
Hodge’a i Sternera

Stopień

toksycznoś

ci

Określenie

toksyczności

LD

50

po

podaniu do

żołądka

(szczury)

[mg/kg]

Przypuszczalna

dawka śmiertelna

dla człowieka

1

Nadzwyczaj

toksyczna

≤ 1

ok. 0,065 g

(szczypta, < 7

kropli)

2

Silnie toksyczna

1-50

ok. 4 g (łyżeczka)

3

Średnio

toksyczna

50-500

ok. 30 g

4

Słabo

toksyczna

500-5000

ok. 500 g

5

Praktycznie

nietoksyczna

5000-15000

ok. 1000 g

6

Stosunkowo

nieszkodliwa

≥ 15000

≥ 1000 g

Zestawienie toksyczności ostrej
różnych substancji dla świnki
morskiej

Toksyna

LD

50

[µg/kg m.c.]

Rodzaj toksyny

Jad kiełbasiany

0,00003

bakteryjna

Toksyna tężcowa

0,0001

bakteryjna

Rącznik pospolity

0,02

roślinna

Toksyna Ciguatera

0,5

zwierzęca (ryba)

TCDD (dioksyna)

1

syntetyczna

Toksyna kobry

20

zwierzęca (wąż)

Kurara

500

roślinna

Strychnina

500

roślinna

Morfina

4000

roślinna

Cyjanek potasowy

10000

syntetyczna

Siemiński M., Środowiskowe zagrożenia zdrowia. PWN, Warszawa,

2001.

Podział zatruć



Ostre – proces chorobowy wywołany przez
truciznę wchłoniętą do organizmu
w dawce jednorazowej, charakteryzujący się
na ogół dużą dynamiką objawów klinicznych



Podostre – szkodliwe zmiany są mniej
gwałtowne po podaniu jednorazowej lub
kilkakrotnej dawki



Przewlekłe – proces chorobowy powstający
w warunkach przewlekłego narażenia na
substancję toksyczną

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Podział zatruć



Rozmyślne – samobójcze lub zbrodnicze



Przypadkowe – zdarzają się w życiu
codziennym, np. omyłkowe podanie leków
lub ich przedawkowanie, zatrucia
chemikaliami używanymi w gospodarstwie
domowym, itp.

Słownik terminów stosowanych w toksykologii. Secesja, Kraków, 1994.

Rodzaje zatruć w Polsce

Przyczyny zatruć w
Polsce

Czynniki decydujące o
toksyczności substancji



Właściwości fizykochemiczne
substancji toksycznej



Czynniki biologiczne



Czynniki środowiskowe

Właściwości fizykochemiczne



Budowa chemiczna



Rozpuszczalność



Stan rozdrobnienia



Rozkład substancji



Cechy organoleptyczne

Czynniki biologiczne



Przynależność gatunkowa



Płeć



Wiek



Stan zdrowia



Uwarunkowania genetyczne



Inne

Czynniki środowiskowe



Temperatura środowiska



Ciśnienie



Hałas



Zanieczyszczenie środowiska

Wybrane mechanizmy działania
toksycznego



Działanie fizyczne



Substancje organiczne przenikające przez
barierę krew/mózg kumulują się w tkance
nerwowej
i powodują działanie narkotyczne



Niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe
wykorzystanie energii spalania



Hemoliza krwinek czerwonych przez
arsenowodór prowadzi do toksycznej
niedokrwistości



Unieczynnienie hemoglobiny – np. przez CO



Zablokowanie oddychania tkankowego –
np. przez cyjanki

Wybrane mechanizmy działania
toksycznego



Inhibitory reakcji enzymatycznych



Inhibitory esterazy acetylocholinowej
rozkładającej acetylocholinę –
np. pestycydy fosforoorganiczne



Wpływ trucizn na procesy przewodzenia
bodźców w układzie nerwowym



Muskaryna (toksyna muchomorów) –
agonista receptora cholinergicznego,
powoduje ich pobudzenie



Botulina – wiąże się z błoną presynaptyczną,
blokuje kanały uwalniające acetylocholinę do
przestrzeni synaptycznej

Wybrane mechanizmy działania
toksycznego



Aktywne metabolity: wiązanie
kowalencyjne



Trwałe związanie substancji
z makrocząsteczkami tkanki powoduje jej
uszkodzenie (martwicę) – np. uszkodzenie
wątroby przez paracetamol



Działanie toksyczne wolnych rodników



Promieniowanie UV i Roentgena, dym
tytoniowy, niektóre leki prowadzą do
wzmożonego powstawania rodników

Wybrane mechanizmy działania
toksycznego



Działanie chemiczne –

kancerogeneza chemiczna



Etylenoimina, chlorek winylu mogą

wywołać zmiany metabolizmu i procesu

różnicowania komórek i powodować

rozwój nowotworów (kancerogenezę)



Oddziaływanie immunologiczne

ksenobiotyków



Antybiotyki z grupy penicylin,

nienarkotyczne leki przeciwbólowe

mogą wywoływać reakcję

immunologiczną

Losy trucizn w organizmie –
główne procesy



Wchłanianie (absorpcja)



Rozmieszczenie (dystrybucja)



Przemiany biochemiczne
(biotransformacja)



Wydalanie

Wchłanianie



Przejście substancji ze środowiska

zewnętrznego do krążenia

ogólnego



Drogi wchłaniania



pokarmowa



skórna (dermalna)



wziewna (inhalacyjna)

Droga pokarmowa



Wchłanianie substancji

toksycznych jest niewielkie, ze

względu na



słabe ukrwienie jamy ustnej



wysoką kwaśność soku żołądkowego



zasadowy odczyn jelita cienkiego



Substancje w większości są

metabolizowane i ulegają

detoksykacji w wątrobie przed

wchłonięciem

Droga skórna (dermalna)



Zależy przede wszystkim od



bezpośredniego przejścia przez komórki
naskórka



przeniknięcia przez mieszki włosowe
i gruczoły łojowe



Przez skórę przenikają głównie
substancje rozpuszczalne w tłuszczach
i jednocześnie rozpuszczalne w wodzie



Wchłanianie substancji wzmaga



pocenie się i wilgotność skóry



uszkodzenia skóry

Droga oddechowa



Duża powierzchnia układu

oddechowego → duża łatwość

wchłaniania substancji



Wchłanianie przez układ

oddechowy zależy od



częstości i głębokości oddechów



stosunków anatomicznych i

rozmiarów dróg oddechowych



właściwości fizycznych substancji



biochemicznej czynności związku

Rozmieszczenie trucizn



Nierównomiernie w poszczególnych
tkankach



Transport przez krew



W postaci wolnej – aktywna



Związane z białkami osocza –
nieaktywna

Biotransformacja



Reakcje I fazy (funkcjonalizacji)



Reakcje II fazy (sprzęgania,
biosyntezy)

Reakcje I fazy



Modyfikacja struktury chemicznej
substancji przez wytworzenie grup
funkcyjnych, niezbędnych do procesu
sprzęgania



hydroksylacja



utlenianie



redukcja



hydroliza

Reakcje II fazy



Metabolit lub trucizna, mająca już
ugrupowanie polarne, sprzęga się ze
związkami dobrze rozpuszczalnymi
w wodzie, np. kwasem
glukuronowym, siarkowym,
glutationem

Wydalanie – drogi
wydalania



Z moczem – głównie w postaci metabolitów,

rzadziej w postaci niezmienionej; substancje

dobrze rozpuszczalne w wodzie, o małej

masie cząsteczkowej



Z kałem – substancje toksyczne trafiające

z krwioobiegu do wątroby przechodzą do

żółci, skąd są wydalane do światła przewodu

pokarmowego; substancje o masie

cząsteczkowej > 300-500·10

3



Z powietrzem wydychanym – substancje

lotne



Inne – ze śliną, potem, mlekiem, włosami

Wybrane
substancje
toksyczne

Metale i metaloidy



Nie podlegają biodegradacji



Detoksykacja



łączenie z białkami (metalotioneina)



odkładanie w formie nierozpuszczalnej

w przestrzeniach międzykomórkowych



składowanie



wydalanie z odchodami



Działanie toksyczne



nefrotoksyczne, hepatotoksyczne,

kancerogenne, genotoksyczne



Cd, Pb, Hg, As

Niemetale



Związki tlenu z węglem – tlenek węgla,
CO



łączy się z hemoglobiną, blokowanie
przenoszenia tlenu, niedotlenienie



piecyk gazowy w małej łazience z niedrożnym
przewodem kominowym może w ciągu 1 minuty
wytworzyć 29 dm

3

CO – dawka, która może

spowodować śmierć



Związki cyjanowe – cyjanowodór i cyjanki



blokują enzymy oksydacyjne,
zawierające Fe



blokują transport elektronów

http://pl.wikipedia.org/wiki/Cyjanki

Rozpuszczalniki



Działanie



narkotyczne na oun



toksyczność narządowa – nerki, wątroba, szpik
kostny



Grupy rozpuszczalników



Alkohole – etylowy, metylowy



Glikole



Węglowodory aromatyczne – benzen, toluen, anilina



Chlorowane węglowodory aromatyczne –
chloroform, tetrachlorek węgla



Ropa naftowa i produkty jej destylacji



Inne – aceton, disiarczek węgla

Pestycydy



Insektycydy z grupy węglowodorów
chlorowanych (OC)



DDT, aldryna, lindan; neurotoksycznie



Insektycydy fosforoorganiczne (OP)



malation; neurotoksycznie



Insektycydy karbaminianowe



sevin; neurotoksycznie

Izotopy
promieniotwórcze



Źródło promieniowania jądrowego α,

β i γ oraz promieniowania Roentgena

= promieniowanie jonizujące



radioliza wody



powstanie wolnych rodników



Działanie



uszkodzenia somatyczne – choroba

popromienna



genetyczne – naruszenie zdolności

organizmu do prawidłowego

przekazywania cech potomstwu

Wpływ
zanieczyszczeń
środowiska na
zdrowie człowieka

Charakterystyka
środowiskowych zagrożeń
zdrowia



Niskie dawki czynnika szkodliwego – brak

ostrych przypadków zatruć



Długi czas narażenia – 24 h/dobę, przez

wiele lat



Odległe skutki zdrowotne narażenia –

np. nowotwory, alergie, chroniczne

schorzenia



Narażenie wszystkich grup, także

najbardziej wrażliwych – dzieci, osoby

starsze

Zanieczyszczenia powietrza –
źródła



Antropogeniczne



chemiczna konwersja paliw



wydobycie i transport surowców



przemysł chemiczny, rafineryjny i metalurgiczny,

cementownie



składowiska surowców i odpadów



motoryzacja



Naturalne



wybuchy wulkanów



erozja skał



pył kosmiczny



pożary lasów i stepów

Zanieczyszczenia powietrza –
rodzaje



Pyły (popioły lotne, sadza, stałe
związki organiczne, azbest, pestycydy)



Gazy (tlenki siarki, azotu i węgla,
węglowodory, ozon, radon, fluor)



Zanieczyszczenia biologiczne
(mikroorganizmy wraz z produktami
ich metabolizmu oraz
makroorganizmy,
np. grzyby)

Zanieczyszczenie powietrza
w pomieszczeniach
zamkniętych



Zapachy, dwutlenek węgla (CO

2

) oraz para wodna

wytwarzana przez samych mieszkańców



Wydzielanie się pary wodnej podczas gotowania,

mycia się i sprzątania



Dym tytoniowy



Wydzielanie spalin podczas różnych procesów

spalania



Chemikalia domowe i kosmetyki



Parowanie rozpuszczalników z klejów, farb, lakierów,

mebli, dywanów i tekstyliów



Kurz z tekstyliów i wyposażenia domowego



Roztocza i zarodniki



Zwierzęta domowe

Substancje wytworzone wskutek
wypalenia jednego papierosa
[µg]

Substancja

Ilość

Substancja

Ilość

Substancje

smoliste

44 100

Aceton

250 – 1300

Tlenek węgla

25000 – 67

000

Pirydyna

90 – 930

Tlenek azotu

1950 – 2300 Dimetylonitroamin

a

0,52 – 3,38

Formaldehyd

1300 – 2000

Wodorocyjanek

74

Chlorek metylu

1300

Aldehyd propylowy

55 – 560

Amoniak

980 – 150

000

Acetoaldehyd

40 – 3100

Nikotyna

800 – 6750

Kadm

0,45

Dwutlenek azotu

625

Benzo(a)piren

0,068 – 0,14

Fenole

600

Arsen

0,012

Zanieczyszczenia emitowane przez
niektóre materiały budowlane i
wykończeniowe

Substancja Materiał

Węglowodory
alifatyczne

Farby i emalie, lakiery, wykładziny
podłogowe, płyty styropianowe, kleje

Węglowodory
aromatyczne

Farby i emalie, lakiery, wykładziny
podłogowe, płyty styropianowe, tapety, kleje

Alkohole

Farby i emalie, lakiery, wykładziny
podłogowe, kleje

Estry

Farby i emalie, lakiery, wykładziny

podłogowe, płyty styropianowe, kleje

Ketony

Farby i emalie, lakiery, wykładziny
podłogowe, płyty styropianowe, tapety, kleje

Terpeny

Farby i emalie, kleje

Zanieczyszczenia wód



Źródła



ścieki przemysłowe i komunalne



nawozy sztuczne i środki ochrony roślin
z terenów użytkowanych przez rolnictwo

i leśnictwo



depozycja zanieczyszczeń powietrza



Skutek



zmiana smaku, zapachu, barwy i pH
wody oraz jej zmętnienie

Zanieczyszczenia wód –
rodzaje



azotany



chlorki



siarczany



fosforany



jony metali ciężkich



fenole



aminy aromatyczne



barwniki



pestycydy



detergenty



wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne



radioizotopy



bakterie Escherichia coli

Zanieczyszczenia
żywności



Chemiczne



Pierwiastki – Al, Pb, Cd, Hg, Zn



Pozostałości pestycydów



Antybiotyki



Azotany i azotyny



Biologiczne



Drobnoustroje



Mikotoksyny – toksyczne produkty
metabolizmu niektórych grzybów
pleśniowych

Skutki zdrowotne narażenia
na zanieczyszczenia
środowiskowe



Nowotwory



Uczulenia



Zmiany zwyrodnieniowe, np. rogówki oka i

płuc



Zaburzenia metabolizmu



Zaburzenia odporności organizmu



Zaburzenia rozrodczości



Zaburzenia sfery psychicznej



obniżenie wskaźnika IQ



zaburzenia pamięci



zaburzenia zachowania



Uszkodzenie materiału genetycznego

Wpływ hałasu
na zdrowie
człowieka

Co to jest hałas?



Aleksander Brückner



dawniej nieznane, może do hała- dorobione,

a „hała-” lub „hara-” to okrzyk lekceważenia,

jak hała-drała, na hałaj-bałaj



Encyklopedia PWN



dźwięk niepożądany lub szkodliwy dla zdrowia

ludzkiego



Słownik Języka Polskiego



głośny dźwięk, odgłos wywołany np.

stukaniem, trzaskaniem, uderzeniem; stuk,

trzask, huk, łomot



nieprzyjemne, głośne dźwięki, odgłosy

zakłócające spokój; zgiełk, wrzawa, harmider



zamieszanie wokół jakiejś sprawy; poruszenie,

rozgłos

Źródła hałasu



przemysł



inne



źródła wewnątrz
budynków



prace budowlane



ruch powietrzny



ruch drogowy



ruch kolejowy

Skutki narażenia na hałas



Słuchowe



ubytek słuchu



Pozasłuchowe



krążenia



pokarmowy



nerwowy



ruchu



dokrewny



psychikę

Hałas – wpływ
na zdrowie

Poziom

hałasu [dB]

Szkodliwość

< 35

nieszkodliwe

35 – 70

zmęczenie układu

nerwowego

70 – 85

ujemny wpływ na

zdrowie

> 90

uszkodzenie słuchu

Zaburzenia snu



Pierwotne



utrudnione zasypianie



zmiany w fazach snu



spłycenie jego głębokości



wybudzanie się i skracanie czasu trwania
snu



Wtórne



zmęczenie



złe samopoczucie



zmniejszona sprawność intelektualna
i psychiczna

Inne zaburzenia



przemęczenie, rozdrażnienie



zaburzenia równowagi, szum w
uszach
i zawroty głowy



nadciśnienie



choroba wrzodowa



występowanie różnych dolegliwości



więcej stwierdzanych chorób



wpływ na stan psychiczny człowieka

Interakcje hałasu ze związkami
ototoksycznymi



Substancje chemiczne



toluen



styren



disiarczek węgla



Leki



antybiotyki - streptomycyna,
gentamycyna, tobramycyna



niektóre leki moczopędne



salicylany, w tym aspiryna

Problem



w Unii Europejskiej narażenie na hałas

dotyczy ok.

100 mln osób

*



co piąty pracownik

w Europie, aby być

słyszanym, jest zmuszony podnosić głos

przynajmniej przez połowę czasu pracy*



7% Europejczyków

cierpi z powodu

zaburzeń słuchu związanych z

wykonywaną pracą*



uszkodzenie słuchu wywołane hałasem

to zgłaszana

najczęściej choroba

zawodowa

w Europie**

*

Work and health in the EU: a statistical portrait (Panorama of the European Union). European

Commission Brussels, 2004. ISBN: 92-894-7006-2

**

Data to describe the link between OSH and employability. European Agency for Safety and

Health at Work, 2002. ISBN 92-95007-66-2