Rozwój i zadania

Toksykologii

Zadania współczesnej

toksykologii:

• prowadzenie badań naukowych mających

na celu rozszerzenie wiedzy o szkodliwości
działania związków chemicznych,

• ocena ryzyka, jakie stanowią substancje

chemiczne dla organizmów w zależności od
ich poziomu w warunkach przemysłowych i
w środowisku,

• zalecanie społeczeństwu środków kontroli i

zapobiegania szkodliwym skutkom
działania związków chemicznych,

• rozpoznanie i leczenie zatruć.

Podział współczesnej

toksykologii:

TOKSYKOLOGIA TEORETYCZNA

• TOKSYKOLOGIA OGÓLNA,
• TOKSYKOLOGIA SZCZEGÓŁOWA,
- toksykologia metali,
- toksykologia rozpuszczalników,
- toksykologia środków ochrony roślin,
- toksykologia tworzyw sztucznych,
- toksykologia środków gospodarstwa

domowego,

- toksykologia związków promieniotwórczych,
• TOKSYKOLOGIA PRZEMYSŁOWA,
• TOKSYKOLOGIA DOŚWIADCZALNA,
• TOKSYKOLOGIA ŻYWNOŚCI,
• TOKSYKOLOGIA LEKÓW.

TOKSYKOLOGIA PRAKTYCZNA

• TOKSYKOLOGIA KLINICZNA,
• TOKSYKOLOGIA SĄDOWO-LEKARSKA,
• TOKSYKOLOGIA DOSWIADCZALNA,
• ANALIZA TOKSYKOLOGICZNA,
• ANALITYKA TOKSYKOLOGICZNA:
- zabezpieczenie analityczne badań

doświadczalnych,

- diagnostyka chemiczno-toksykologiczna,
- kontrola higieniczno-toksykologiczna,
• TOKSYKOLOGIA KOSMICZNA,
• USTAWODASTWO TOKSYKOLOGICZNE.

Toksykologia ogólna

Toksykologia ogólna zajmuje się

definiowaniem podstawowych pojęć i

terminów takich jak: trucizna, zatrucia,

pojęcie dawki, toksyczność, mechanizm

powstawania zatruć, rozwój i siła

działania tych związków uwzględniając

ich budowę chemiczną.

Opisem kinetycznym procesów

wchłaniania, dystrybucji, biotransformacji

i wydalania.

Opisem nowych kierunków badań jak:

działanie genotoksyczne, teratogenne,

rakotwórcze, embriotoksyczne,

immunotksyczne itp.

Toksykologia

szczegółowa

Zajmuje się systematycznym badaniem i opisem

działania toksycznego związków chemicznych;

dzieląc je na grupy mając na uwadze

podobieństwo ich budowy chemicznej,

właściwości fizykochemicznych i zastosowanie.

Wymienić tu można:

- toksykologię leków,
- toksykologię środków uzależniających,
- toksykologię metali i rozpuszczalników,
- toksykologię art. Gospodarstwa domowego,
- toksykologię pestycydów i tworzyw

sztucznych,

- toksykologię promieniowania jonizującego,
- toksykologię trucizn pochodzenia naturalnego,
- toksykologię roślin.

Toksykologia

doświadczalna

Zajmuje się opracowaniem modeli badawczych

pozwalających na śledzenie losów związków
chemicznych po wniknięciu do organizmu, opisem
i wyjaśnieniem powstających pod ich wpływem
skutków toksycznych oraz przystosowanie ich do
potrzeb rutynowej oceny toksycznej nowych
związków chemicznych.

Na szczególną uwagę zasługuje sprawa

przenoszenie na człowieka wyników badań
uzyskanych

in vivo

na zwierzętach

doświadczalnych, względnie

in vitro

na

wyizolowanych komórkach, tkankach i narządach.

Uwzględniając współczesne zagrożenia,

liczbę i rodzaj trucizn oraz warunki i zasięg

narażenia (ekspozycji), wyodrębniono

następujące toksykologiczne dziedziny

specjalistyczne:

Toksykologia leków

Niezwykle ważna dziedzina wiedzy, gdyż

dotyczy produkcji i stosowania leków.

Każdy lek jest potencjalną trucizną i może się

nią stać, przy przekroczeniu dawki

terapeutycznej, zmniejszonej tolerancji

osobniczej na ten lek, kumulacji w ustroju,

niezgodności (interakcji) jednocześnie

stosowanych leków oraz przy schorzeniach

narządów takich jak wątroba i nerki.

Pomyłkowe przyjęcie leków przez osoby

dorosłe , oraz przypadkowe spożycie przez

dzieci.

Toksykologia przemysłowa

Zajmuje się określoną grupą związków

chemicznych występujących na stanowiskach

pracy. Określa ryzyko zagrożenia indywidualnego

jak i grupowego ludzi na stanowisku pracy

uwzględniając; charakter pracy, czas narażenia

oraz rodzaj stosowanych substancji chemicznej.

Ukierunkowana jest szczególnie na ocenę

narażenia oraz działania profilaktyczne,

gwarantujące bezpieczne warunki pracy

zawodowej.

Toksykologia pestycydów

Jest częścią składową toksykologii środowiska.

Zastała wyodrębniona ze względu na specyfikę

substancji chemicznych oraz niezwykle duże

niebezpieczeństwo wystąpienia zatruć w czasie

produkcji, dystrybucji, magazynowania i ich

stosowania oraz ze względu na ich obecność w

żywności , wodzie i glebie.

Toksykologia środowiska

Zajmuje się oddziaływaniem substancji

chemicznych na biosferę w wyniku działalności

człowieka. Badania dotyczą między innymi

przemieszczania się tych substancji w

poszczególnych ekosystemach jak woda, gleba i

powietrze. Ustala źródła emisji tych substancji,

określa stopień zagrożenia oraz opracowuje

zasady działalności profilaktycznej.

Ten dział toksykologii jest szczególnie ważny dla

całej populacji ludzkiej i zwierzęcej narażonej na

te związki przez całe swoje życie.

Zajmuje się skutkami oddziaływania na organizm

ludzki oraz na florę i faunę; środków ochrony

roślin i nawozów sztucznych stosowanych w

rolnictwie, ogrodnictwie, leśnictwie i w innych

dziedzinach gospodarki.

Działanie szkodliwe danego związku

chemicznego w środowisku zależy od:

- wielkości produkcji danego związku i jego

rozmieszczenia,

- trwałości związku w środowisku,
- zdolności do gromadzenia się w środowisku i

jego biomagnifikacja (zagęszczanie i
powiększenie) w łańcuchu pokarmowym,

- wielkość narażonej populacji,
- toksyczności danego związku dla innych

organizmów żywych,

- wpływu na różne czynniki fizyczne i chemiczne

środowiska (np.: pH gleby).

Definicja środowiska wg PAN

Przez

środowisko

należy uznać ogół elementów

stworzonych przez przyrodę i w większym lub
mniejszym stopniu przetworzonych przez człowieka,
składających się w danym miejscu i przestrzeni na
biologiczne warunki życia ludzkiego.

Ekosystem

Jest podstawową jednostką funkcjonalną w

przyrodzie, w której zachodzi obieg materii i energii
między częścią żywą i nieżywą. Zazwyczaj związany
jest z określonym terytorium.

Ekologia

Zajmuje się wzajemnymi zależnościami pomiędzy

organizmami, a ich żywym i nieożywionym
środowiskiem.

Biosfera

Jest strefą zamieszkaną przez organizmy żywe. Składa

się z dolnej części atmosfery, tzw.

Aerosfery

(troposfery wraz z dolną częścią stratosfery)

wszystkich wód (

hydrosfera

) oraz powierzchniowej

warstwy skorupy ziemskiej (

litosfera

).

Substancje zanieczyszczające

Wywierają niekorzystny wpływ przez swoją nadmierną

ilość w środowisku, choć same przez się nie są

zazwyczaj substancjami toksycznymi.

Substancje skażające

Są szkodliwe dla człowieka i innych gatunków żyjących

w środowisku dzielą się na:

-

pierwotne

(w takiej formie w jakiej zostały

wyemitowane),

- wtórne

(substancje pierwotne, które zostały

zmienione w

wyniku reakcji chemicznych i

fotochemicznych).

Biokumulacja

Jest procesem, w którym całkowita ilość substancji w

organizmie żywym wzrasta w ciągu całego okresu

jego życia, ponieważ wchłanianie jest większe niż

suma wydalania i degradacji.

Biokoncentracja

Zachodzi wtedy, gdy średni poziom substancji w

organizmie w stanie równowagi jest wyższy niż w

otaczającym go środowisku.

Biomagnifikacja

Jest procesem, w którym stężenie substancji w

danym organizmie jest większe niż w jego

pożywieniu. Jest to proces zachodzący w ramach

ekosystemu, w którym następuje wzrost stężenia

substancji w organizmie zajmującym wyższy

poziom w łańcuchu pokarmowym (

troficznym

).

Ocenę skażenia środowiska

Prowadzi się najczęściej przez oznaczanie

pozostałości substancji chemicznej w

poszczególnych

mediach

(powietrze, woda, gleba).

Szacowanie ryzyka

Oparte jest na : prognozie stężenia substancji w

środowisku oraz na szacowaniu efektu działania

toksycznego substancji na określony gatunek.

Wyznaczanie spodziewanego stężenia

środowiskowego substancji, prowadzone jest przy

pomocy modeli stosowanych w chemii

środowiskowej, mającej na celu przepowiadanie

przebiegu stężeń substancji w miejscach odległych

od źródła emisji.

Znacznie trudniejsza jest ekstrapolacja danych

dotyczących toksyczności substancji uzyskanych w

badaniach laboratoryjnych ( prowadzonych z

konieczności na małej liczbie osobników i

gatunków) na populacje i społeczności żyjące w

ekosystemie.

Główne zanieczyszczenia powietrza:

- dwutlenek siarki, tlenek węgla, tlenki azotu,
- pyły,
- węglowodory,
- związki fluoru,
- związki ołowiu,
- gazy

– jak: siarkowodór, chlorowodór, cyjanowodór,

amoniak itp.

Źródła zanieczyszczenia powietrza:

-

spalanie węgla i ropy naftowej

(elektrownie, zakłady

przemysłowe,

gospodarstwa

domowe),

- transport samochodowy,
- uboczne produkty zakładów przemysłowych.

Zapobieganie zanieczyszczeniom

powietrza:

- konstrukcja palenisk zapewniająca prawidłowe

spalanie,

- stosowanie urządzeń odpylających,
- stosowanie paliw bez siarki,
- ulepszanie konstrukcji silników spalinowych,
- stosownie benzyny bezołowiowej,
- ograniczenie ruchu samochodowego centrach

miast,

- restrukturyzacja przestarzałych zakładów

przemysłowych,

- opracowanie nowych technologii produkcyjnych.

Najważniejsze zanieczyszczenia

wód:

- metale ciężkie
- -azotany,
- fosforany,
- detergenty,
- chloropochodne węglowodorów,
- fenole,
- cyjanki,
- aminy,
- zasolenie,
- ropa naftowa.

• Główne źródła

zanieczyszczenia gleby:

- substancje naturalne występujące w roślinach,
- substancje powstające ze składników

naturalnych w czasie produkcji i
przechowywania,

- związki chemiczne dodawane w czasie uprawy

i hodowli,

- substancje dodawane w celu zafałszowania,
- substancje stanowiące zanieczyszczeni

środowiska.

Toksykologia żywności

Jest to nauka eksperymentalna która zajmuje

się badaniami wykonywanymi na zwierzętach
oraz ludziach ochotnikach.

Bada i poznaje zależności pomiędzy budową

chemiczną, a działaniem biologicznym
naturalnych i syntetycznych substancji
szkodliwych występujących w produktach
pochodzenia zwierzęcego i roślinnego oraz
wytwarzających się z nich, wskutek działania
czynników biologicznych, chemicznych i
fizycznych oraz powstających w wyniku
interakcji ze składnikami żywności.

Cel badań toksykologii

żywności

Poznanie wpływu substancji

chemicznych na ustrój, które są dla
niego obce oraz zapobieganie aby
ten wpływ wyeliminować.

Toksykologia żywności zajmuje

się:

- badaniami toksykologicznymi nowych środków

spożywczych, pasz, dodatków do żywności,

- kontrolą żywności w celu wykrycia obcych

substancji,

- określeniem wielkości dopuszczalnego dziennego

pobrania (DDP) obcych substancji z żywnością,

- badaniem interakcji między substancjami

chemicznymi, a składnikami
żywnościowymi,

- opracowaniem nowych metod oznaczania

substancji chemicznych w żywności

Przedmiotem badań

toksykologii żywności są:

• Środki spożywcze w stanie surowym,
• Przetwory przemysłowe i uzyskane w

warunkach gospodarstwa domowego z
uwzględnieniem procesów technologicznych i
kulinarnych,

• Warunków ich przechowywania, transportu i

dystrybucji,

• Substancji lub ich mieszaniny o znanym

składzie, które są dodawane do żywności w
określonym celu (smak, kolor, konsystencja),

• Zanieczyszczenia chemiczne przedostające się

do żywności.

Zanieczyszczenia

chemiczne żywności

• Substancje przenikające z środowiska:

szkodliwe pierwiastki chemiczne, tlenki azotu

,azotyny, azotany, polichlorowane bifenyle,

WWA, tlenki siarki.

• Pozostałości nawozów sztucznych:

pierwiastki chemiczne, insektycydy, fungicydy,

herbicydy, zaprawy nasienne, środki przeciw

kiełkowaniu, regulatory wzrostu.

• Pozostałości związków przechodzących

z pasz i preparatów stosowanych w

hodowli i leczeniu zwierząt:

pierwiastki szkodliwe, środki uspakajające,

nitrozoaminy, antybiotyki, hormony,

insektycydy.

• Pozostałości substancji powstających w

czasie obróbki technologicznej
żywności:

pierwiastki szkodliwe, azotyny , azotany,

nitrozoaminy, środki czystości, powierzchniowo
czynne, preparaty hydrolizujące (kwasy, zasady)
i enzymatyczne, rozpuszczalniki, środki
dezynfekcyjne.

• Substancje przenikające (migrujące) do

żywności z urządzeń, sprzętu, naczyń i
opakowań:

szkodliwe pierwiastki chemiczne,

plastyfikatory, stabilizatory, monomery.

Toksykologia wojskowa

Zajmuje się badaniem toksyczności

bojowych środków trujących (

gazów

bojowych

) oraz substancji

chemicznych stosowanych do
rozpraszania tłumów tj. środków
łzawiących i obezwładniających.

Opracowaniem i organizacją

postępowania na wypadek ataków
terrorystycznych.

Toksykologia praktyczna

( stosowana)

Rozwija się wraz z postępem wiedzy

teoretycznej poszczególnych
dziedzin specjalistycznych
toksykologii.

Zakres jej działania i kierunki rozwoju

są podporządkowane głównemu
celowi tj. rozpoznaniu, zwalczaniu i
zapobieganiu zatruciom.

Swoją działalnością obejmuje:

- Toksykologia doświadczalna

Bada wpływ substancji chemicznych na organizm

żywy.

Zajmuje się oceną wchłaniania, dystrybucji,

biotransformacji, wydalania i oceną skutków
szkodliwego działania tych substancji na
organizm.

Zajmuje się również opracowywaniem metod

analitycznych do wykrywania i oznaczania
ilościowego substancji chemicznych oraz
opracowaniem testów toksykologicznych,
które mają zastosowanie w ocenie stopnia
narażenia ludzi ma te substancje występujące
w warunkach przemysłowych i środowiska.

a) Toksykokinetyka

Dział toksykologii, zajmujący się badaniem

kinetyki: wchłaniania, dystrybucji, biotransformacji
i wydalania substancji chemicznych.

Odpowiada na pytanie:

co dzieje się z substancją w organizmie ?.

b) Toksykodynamika

Dział toksykologii zajmujący się skutkami

biologicznymi wywołanymi działaniem substancji
chemicznych.

Odpowiada na pytanie:

co dzieje się z organizmem pod wpływem

substancji chemicznej ?. .

- Toksykologię kliniczną

Jest stosowaną, wyspecjalizowaną dziedziną

medyczną, poszukującą nowych rozwiązań

diagnostycznych i leczniczych w zatruciach:

ostrych, przewlekłych, przemysłowych i

środowiskowych.

- Toksykologię sądowo-lekarską

Jest to najstarszy dział chemii toksykologicznej,

która zajmuje się m.in.: izolacją, identyfikacją, i

oeną ilościową substancji chemicznych w

materiale biologicznym w śmiertelnych otruciach

morderczych (

post mortem

), ale i za życia,

człowieka zatrutego.

Toksykologa zajmującego się analizą sądową

powinna cechować wysoka etyka,

odpowiedzialność prawna prawna i pewność w

wykonywanej pracy, gdyż wynik analizy może być

podstawą dla sądu przy wydawaniu wyroków.

- ANALITYKA TOKSYKOLOGICZNA:

Jest

jedną z dziedzin chemii analitycznej. Zakres

działania analityki toksykologicznej obejmuje trzy

podstawowe kierunki działań:

- zabezpieczenie analityczne badań doświadczalnych,
- diagnostyka chemiczno-toksykologiczna zatruć
przyżyciowych i identyfikacja trucizn

powodujących

zatrucia śmiertelne,
- kontrola higieniczno-toksykologiczna w przemyśle,
środowisku i w innych dziedzinach

specjalistycznych jak:

analityczna kontrola narkomanii, uzależnień

lekowych,

dopingu w sporcie itp..

Ustawodawstwo

toksykologiczne

Jest działem toksykologii, która

zajmuje się opracowywaniem
aktów prawnych mających na
celu zapewnienie
bezpieczeństwa osób
użytkujących substancje
chemiczne.

Zootoksyny

(toksyny zwierzęce)

Wśród bezkręgowców występują m.in.

u:

- gąbek

- jamochłonów,
- mięczaków,
- stawonogów.

Wśród kręgowców występują często u:

- gadów,
- płazów,
- niektórych ryb.

Fitotoksyny

(

wielu

gatunkach roślin)

• Amygdalina

( gencjobiozyd).

• Aflatoksyna

( wyst. w pleśni Asparagillus

flavus).

• Amanityna

(cykliczny polipeptyd występuje

w

muchomorze sromotnikowym

-

Amanita phalloide

).

•

tetrodotoksyna

( związek heterocykliczny,

występuje

w wątrobie ryb

Fugo

w

Japonii).