Toksyczność – cecha związków chemicznych polegająca na powodowaniu zaburzeń funkcji lub śmierci komórek żywych, organów lub organizmów po dostaniu się w ich pobliże. Związki chemiczne mogą wywierać działanie toksyczne po wchłonięciu ich drogą doustną, oddechową lub po absorpcji przez skórę; toksyczność to działanie niepożądane wynikające z reakcji chemicznych, fizykochemicznych pomiędzy związkiem chemicznym, który wniknął do ustroju, a układem biologicznym1.
Chemikalia kumulujące się w organizmie, substancje trwałe, które nie ulegają rozpadowi, oraz związki zaburzające gospodarkę hormonalną organizmu zagrażają ludziom na całym świecie. Światowa produkcja środków chemicznych wzrosła od mniej więcej 1 miliona ton rocznie w latach 30. XX wieku do około 400 milionów ton w 2000 roku2. Z wieloma z nich stykamy się codziennie i często nie zdajemy sobie sprawy, że mogą powodować zaburzenia w organizmach lub prowadzić do poważnych schorzeń. Wiele z nich ma charakter trwały i kumuluje się w ciele, a nawet mogą być przekazywane na następne pokolenia.
Większość różnego rodzaju przewlekłych zatruć następuje w wyniku wchłaniania niewielkich dawek substancji szkodliwych dla zdrowia w trakcie wykonywania pracy zawodowej. Rozpatrując cały proces powstawania zatruć należy uwzględnić wiele czynników wywierających istotny wpływ na ostateczny obraz zatrucia.
Czynniki wpływające na toksyczność substancji możemy podzielić na dwie grupy:
Czynniki zewnątrzustrojowe czyli właściwości fizykochemiczne danej substancji;
Czynniki wewnątrzustrojowe czyli biologiczne uzależnione od właściwości organizmu3.
I. Właściwości fizykochemiczne
Są związane są z rozpuszczalnością substancji chemicznej, zdolnością dysocjacji, jonizacji oraz budową chemiczną warunkującą aktywność biologiczną, a tym samym toksyczność.
Rozpuszczalność
Organizm ludzki stanowi środowisko wodne, zaś błony komórkowe o strukturze białkowo-lipidowe stanowią zaporę przed rozprzestrzenianiem się substancji toksycznych. Najgroźniejsze dla życia trucizny charakteryzują się dobrą bądź bardzo dobrą rozpuszczalnością, natomiast związki chemiczne praktycznie nierozpuszczalne (np. siarczki) nie stanowią zagrożenia, tak więc rozpuszczalność jest jedną z istotniejszych właściwości fizykochemicznych.
Temperatura wrzenia i parowania
Istotnym czynnikiem fizykochemicznym przyspieszającym zatrucia przemysłowe jest zdolność przechodzenia substancji szkodliwych w stan pary. Im niższa jest temperatura wrzenia, czyli wyższa prężność par danych substancji, tym szybciej i łatwiej są one wdychane przez drogi oddechowe, bądź wchłaniane przez skórę.
Wielkość cząsteczek
Bardzo duże znaczenia w stopniu toksyczności substancji odgrywa wielkość cząsteczek, czyli stan rozdrobnienia. Cząsteczki o wielkości poniżej 1 μm z łatwością wchłaniane są do płuc, a następnie
w pęcherzykach płucnych bezpośrednio wchłaniane są do krwi. Istnieje zatem ścisła zależność między wielkością cząsteczki trucizny a jej szkodliwym działaniem.
Budowa chemiczna
Niebagatelny wpływ na toksyczność danego związku ma także jego budowa chemiczna,
a zwłaszcza występowanie wiązania nienasyconego. Ułatwia ono wchłanianie związku przez płuca oraz powoduje jego działanie narkotyczne. Budowa cząsteczki związku chemicznego związana jest także z rozpuszczalnością czy prężnością par, a są to – jak już wspomniano – istotne czynniki wpływające na toksyczność substancji.
II. Czynniki biologiczne
Działanie trucizn w organizmie uzależnione jest od reakcji danego organizmu, czyli od biologicznych właściwości organizmu. Wiek, płeć, hormony, sposób odżywiania się, stany chorobowe nabyte
i wrodzone, czynniki genetyczne – oto najważniejsze czynniki osobnicze, które wpływają na stopień oddziaływania toksyn w danym organizmie.
Wiek
Zasadniczym czynnikiem biologicznym wpływającym na toksyczność jest wiek. Układy enzymatyczne w organizmie noworodka są wykształcone znikomo; siłą rzeczy, jest on podatny na zatrucia. Również w wieku podeszłym, wskutek wyczerpywania się wielu czynności, organizm staje się bardziej podatny na działanie szkodliwych substancji chemicznych. U ludzi starszych ulega zmianie wydzielanie hormonów, niedotlenienie narządów; organizm traci funkcję wydzielniczą, tym samym zmniejsza się sprawność usuwania toksyn z organizmu.
Płeć
Różnice zależne od płci związane są z enzymami kontrolującymi hormony płciowe, pojawiają się w okresie dojrzewania i utrzymują przez cały okres dojrzałego życia. Przyjmuje się jako regułę funkcjonującą w toksykologii, że kobiety są bardziej niż mężczyźni podatne na zatrucia wieloma ksenobiotykami, a zwłaszcza lekami psychotropowymi oraz pestycydami.
Hormony
Hormony są regulatorami reakcji metabolicznych, a więc ich wydzielanie jest bardzo starannie kontrolowane i sterowane. Ich niedobór lub nadmiar może – w zasadniczy sposób – zmienić metabolizm ksenobiotyków. Wymienia się znaczenie hormonów nadnerczy, tarczycy oraz przysadki mózgowej, regulującej czynność gruczołów płciowych, gruczołu tarczowego, nadnerczy i trzustki wydzielającej insulinę. Większość hormonów jest zamieniana w wątrobie w nieczynne; są one następnie wydalane z moczem.
Czynniki genetyczne
Istnieją przykłady, iż uwarunkowania genetyczne wpływają na zmienne i zróżnicowane odpowiedzi organizmu na czynniki chemiczne. Wynikiem genetycznego niedoboru lub braku układu enzymatycznego jest spowolnienie rozkładu i metabolizmu oraz kumulację związku chemicznego w organizmie.
Czynniki środowiskowe także mają ogromny wpływ na toksyczność szkodliwych substancji chemicznych, takich jak na przykład: ciśnienie atmosferyczne, światło, temperatura otoczenia, promieniowanie jonizujące.
Zmiany ciśnienia atmosferycznego mogą spowodować spadek lub wzrost ciśnienia krwi, a tym samym powodować zaburzenia przepływu krwi przez ważne dla metabolizmu i detoksykacji narządy – jak serce, wątroba czy nerki.
Światło natomiast wpływa na aktywność licznych enzymów przemian wewnątrzustrojowych i na aktywność enzymów biorących udział w przemianie ksenobiotyków.
Temperatura zaś, zarówno wysoka jak i niska, wpływa na zmianę hemodynamiki krwi, a tym samym na przemianę substancji chemicznych.
A promieniowanie jonizujące może powodować radiolizę wody w organizmie, a tym samym zwiększać pulę wolnych rodników, co z kolei prowadzi do zmniejszenia szybkość przemiany ksenobiotyków.
Podsumowując, nie ma substancji biologicznie zupełnie obojętnej dla człowieka, a więc całkowicie nietoksycznej. Każda może w jakimś zakresie negatywnie oddziaływać na ludzkie zdrowie; zależy to od całej masy różnych czynników i innych zmiennych.
„Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną - jedynie dawka decyduje o tym” Paracelsus
Bibliografia
Puchalska, Halina, Czynniki wpływające na toksyczność substancji chemicznych, [w:] „Bezpieczeństwo pracy: nauka i praktyka”, nr 4/1999, s. 12-14.
Toksyczne substancje zagrożeniem życia, 09.11.2010, <http://www.laboratoria.net/pl/modules.php?name=News&file=article&sid=222>
Toksyczność, 07.11.2010, http://pl.wikipedia.org/wiki/Toksyczno%C5%9B%C4%87
Toksyczność, 07.11.2010, <http://pl.wikipedia.org/wiki/Toksyczno%C5%9B%C4%87>↩
Toksyczne substancje zagrożeniem życia, 09.11.2010, <http://www.laboratoria.net/pl/modules.php?name=News&file=article&sid=222>↩
H. Puchalska, Czynniki wpływające na toksyczność substancji chemicznych, [w:] „Bezpieczeństwo pracy: nauka i praktyka”, nr 4/1999, s. 12-14.↩