Wykład 1 WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE SUBSTANCJI TOKSYCZNEJ

TOKSYKOLOGIA
Wykład 1.

WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE
SUBSTANCJI TOKSYCZNEJ

Czynniki warunkujące toksyczność:

- budowa chemiczna i właściwości fizykochemiczne substancji

- środowiskowe (natury fizycznej i natury chemicznej)

- czynniki biologiczne uzależnione od czynników ustrojowych: fizjologiczne (osobnicze), genetyczne, sposób odżywiania

Właściwości fizykochemiczne substancji toksycznej:

1. Rozpuszczalność (w wodzie i w lipidach):

Wchłanianie substancji i jej dystrybucja zależą od współczynników podziału.

Przy doustnym podaniu substancji jej wchłanianie zależy od:

- rozpuszczalności substancji i stopnia jej rozdrobnienia

- pH soku żołądkowego

- obecności treści pokarmowej

- obecności enzymów trawiennych

Wpływ pH:

- w żołądku (pH=1) dobrze wchłaniają się bardzo słabe kwasy i słabe zasady (np. kwas salicylowy, kwas benzoesowy)

- w jelitach (pH=5,3) dobrze wchłaniają się lipofilne nieelektrolity i niezjonizowane formy słabych kwasów i zasad (np. chinina, alanina)

Wpływ enzymów trawiennych:

- enzymy trawienne w żołądku i jelitach mogą rozkładać leki, np. glikozydy nasercowe

- trucizny pochodzenia naturalnego, np. jady węży są unieczynniane w przewodzie pokarmowym

Wpływ treści pokarmowej i jej składników:

- substancje zmniejszające perystaltykę jelit – wzrost wchłaniania, a środki zwiększające perystaltykę – spadek wchłaniania

- leki podane na czczo wchłaniają się szybciej

2. Zdolność substancji do dysocjacji:

- tylko niezdysocjowane postacie trucizn mogą rozpuszczać się w lipidach błony komórkowej, przenikać do tkanek i wywierać działanie

- kwas salicylowy i benzoesowy dobrze wchłaniają się przy pH soku żołądkowego=1 (postać niezdysocjowana), wolniej wchłaniają się w pH=8

- alanina i chinina w pH=8 jest niezdysocjowana i wchłania się bardzo dobrze

- zmiana pH odgrywa bardzo ważną rolę przy wydalaniu trucizn z organizmu (alkalizacja moczu – wzrost wydalania kwasu salicylowego)

3. Temperatura wrzenia i parowania:

Wysoka lotność i niska temperatura wrzenia:

- przyspiesza zatrucia, zwłaszcza przemysłowe (wzrost narażenia – zwiększone stężenie w powietrzu)

- ułatwione wchłanianie – drogi oddechowe, skóra (wyższa lotność benzenu)

- pary substancji bardziej szkodliwe niż związek macierzysty (Hg)

4. Wielkość cząsteczek:

- stan rozdrobnienia (wielkość cząsteczek) ma wpływ na szybkość rozwoju zatrucia, zwłaszcza w przypadku związków trudno rozpuszczalnych: aerozole (pyły i dymy)

- pyły, np. tlenek cynku (0,1-0,3 µm w aerozolu) – gorączka odlewników

- wchłanianie cząsteczek pyłów:

5. Cechy organoleptyczne:

Niektóre cechy substancji mogą działać ostrzegawczo, np. zapach, działanie drażniące (gazy drażniące mogą porażać zakończenia nerwów węchowych – zanik wrażliwości na zapach), smak, charakterystyczna barwa.

6. Budowa związków chemicznych:

Wpływ podstawników:

Podstawniki zmniejszające lub całkowicie znoszące toksyczność:

- acetylowe (-COCH3)

- karboksylowe (-COOH)

- sulfonowe (-SO3H)

- tiolowe (-SH)

- metoksylowe (-OCH3)

- etoksylowe (-OC2H5O)

na skutek:

- zwiększenia rozpuszczalności – szybsze wydalanie

- ułatwienie biotransformacji

Podstawniki zwiększające toksyczność:

- nitrowe (-NO2)

- nitrozowe (-NO)

- aminowe (-NH2)

- cyjanowe (-CN, nitrylowe)

- niektóre pierwiastki – fluor, chlor, jod, brom, arsen

Podstawniki zwiększające lub zmniejszające toksyczność:

- hydroksylowe (-OH)

- metylowe (-CH3)

Wpływ wiązania nienasyconego:

- zwiększenie reaktywności

- działanie utleniające, np. grup –SH

- wzrost hydrofilności

- wzrost wchłaniania przez płuca

- działanie narkotyczne

Wpływ izomerii konstytucyjnej:

- związki alifatyczne o łańcuchu nierozgałęzionym wykonują silniejsze działanie narkotyczne niż ich izomery

- rozbudowa łańcuchów bocznych – wzrost toksyczności

- toksyczność związków alifatycznych wzrasta wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego

Wpływ stereoizomerii:

- izomeria optyczna (L i D) – izomery lewoskrętne (L) są bardziej toksyczne niż prawoskrętne (D)

- izomery cis – trans – izomery trans <izomery cis

- toksyczność fluorowców maleje wraz ze wzrostem masy atomowej, np. żelazo>chlor>jod>beryl

- toksyczność berylowców wzrasta wraz ze wzrostem masy atomowej, np. bar>stront>wapń

- toksyczność pierwiastków może zależeć od stopnia utlenienia, np. arsen (III)>arsen (V)

Czas i sposób przechowywania substancji:

- właściwości substancji chemicznych (zwłaszcza związków organicznych) mogą ulegać zmianie podczas przechowywania; w przypadku mieszanin wieloskładnikowych mogą tworzyć się nowe bardziej toksyczne związki

- szczególnie wrażliwe na rozkład pod wpływem wilgoci i temperatury są substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego

- właściwości toksyczne substancji mogą ulec osłabieniu

Czynniki biologiczne, endogenne ustroju – wpływają na toksyczność głównie poprzez zmiany w metabolizmie trucizn:

  1. Wpływ wieku:

  1. dzieci – większa wrażliwość niż u dorosłych:

- niedojrzałość mechanizmów odtruwających (brak wielu enzymów mikrosomalnych)

- wolniejsza eliminacja

- zmniejszone wiązanie z białkami

- większa wrażliwość receptorów

  1. ludzie starsi – większa wrażliwość niż u dorosłych:

- zmieniony metabolizm (niedobór enzymów mikrosomalnych)

- obniżona czynność hormonalna

- zaburzenia krążenia krwi – niedotlenienie

- zmniejszona ilość wody w organizmie – wzrost stężenia substancji toksycznej i jej metabolitów we krwi

- zmniejszona ilość tkanki tłuszczowej

Wiek wpływa na wchłanianie substancji drogą pokarmową (flora bakteryjna), oddechową (zmniejszenie objętości oddechowej płuc) i przez skórę oraz jej biotransformację i wydalanie.

  1. Wpływ płci:

- szybkość metabolizmu substancji toksycznej zależy od płci

- większa wrażliwość kobiet (mniejsza masa ciała, odmienna budowa somatyczna, odmienny stan hormonalny (wpływ hormonów płciowych na aktywność enzymów mikrosomalnych), ciąża – wzrost stężenia progesteronu i pregnandiolu (spadek aktywności wielu enzymów, obniżenie procesów sprzęgania z kwasem glukuronowym)

3. Stan zdrowia:

- wpływa na metabolizm (wchłanianie, biotransformację i wydalanie) i efekty działania substancji

4. Choroby:

- wątroba – zaburzona biotransformacja (detoksykacja – spadek stężenia cytochromu P-450 i innych enzymów mikrosomalnych)

- żółtaczka mechaniczna, zapalenie lub marskość wątroby – spadek sprzęgania z kwasów glukuronowym i siarkowym

- nerki – główny narząd wydalający

- serce – zmiany w hemodynamice krwi, niedokrwienie i niedotlenienie narządów (wątroba – biotransformacja, nerki – eliminacja), zaburzony transport i eliminacja substancji i ich metabolitów

- przewód pokarmowy – biegunki (spadek wchłaniania), silne zmiany błony śluzowej jelit i zaparcia (wzrost wchłaniania)

- drogi oddechowe – ułatwione wchłanianie

- skóra – ułatwione wchłanianie

- tarczyca (tyroksyna) i nadnercza (kortyzon) – wpływ hormonów na aktywność enzymów mikrosomalnych

Czynniki genetyczne:

  1. niedobory enzymatyczne (niedobór lub brak N-acetylotransferazy, niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, zmniejszona aktywność transferazy glukuronowej – zwiększona wrażliwość na salicylany, fenole, alkohole, kwasy karboksylowe)

  2. niedobór białek wywołany nieprawidłową ich syntezą lub budową (niedobór celuroplazminy, niedobór alfa-1-antytrypsyny, anemia sierpowata lub talasemia)

Sposób odżywiania:

- racjonalny sposób odżywiania – zdrowie i większa oporność (tolerancja) na działanie substancji toksycznej

- niedożywienie, nieodpowiednia jednokierunkowa dieta – nasilenie skutków działania substancji, cięższy przebieg zatruć

- złe odżywianie – zaburzenia licznych reakcji biochemicznych w organizmie, zaburzenia mechanizmów obronnych, w tym procesów detoksykacji

- głodzenie – uruchomienie depozytów tkankowych, np. substancji lipofilnych (DDT, CCl4) z tkanki tłuszczowej

- dieta ubogo białkowa lub bezbiałkowa – spadek aktywności enzymów mikrosomalnych i zawartości cytochromu P-450, dehydrogenazy NADPH i reduktazy NADPH cytochromu -450 w wątrobie

- metionina i cysteina działają hepatoochronnie przy narażeniu na CCl4

- wapń, magnez, cynk, żelazo, kobalt, miedź są aktywatorami wielu enzymów, ich brak w pożywieniu powoduje zmniejszenie aktywności tych enzymów

- obecność tłuszczu – wzrost wchłaniania substancji lipofilnych

- dieta bogata w antyoksydanty (wit. C, E, beta – karoten, likopen, glutation, Se, Zn, Mn) zapobiega produkcji wolnych rodników

Używki – alkohol etylowy:

- wchłania się szybciej z pustego żołądka, napoje gazowane przyśpieszają wchłanianie

- spożywany regularnie indukuje przemiany w wątrobie

- zaburza metabolizm biopierwiastków, witamin i innych substancji biologicznie czynnych

Kofeina:

- herbata, kawa – wzrost wydalania Ca i Mg z moczem

- herbata – spadek biodostępności Fe

- picie dużych ilości kawy – niedobór Zn w organizmie (włosy)

Dym tytoniowy:

- niszczy witaminę C, nałogowe palenie tytoniu – źródło chronicznej ekspozycji na 6000 substancji toksycznych

Czynniki środowiskowe:

  1. natury fizycznej (promieniowanie jonizujące, pole elektromagnetyczne, ciśnienie atmosferyczne, hałas, światło, temperatura otoczenia i wilgotność)

  2. natury chemicznej (związki chemiczne występujące w powietrzu, wodzie i żywności – metale, azotany i azotyny, tlenki azotu, SO2)


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Właściwości fizykochemiczne białek
19 Substancje toksyczne
Otrzymywanie i?danie właściwości fizykochemicznych hydrolizatów skrobi 16
Biochemia(ŻCz)Ćw1 Właściwości fizyko chemiczne aminokwasów
WYKŁAD WŁAŚCIWY
Psychologia Kliniczna - wykłady właściwe, notatki
Sprawozdanie Właściwości fizykochemiczne skrobi
WYKŁAD 3 Właściwości materiałów
10 Określanie wpływu leków i substancji toksycznych
właściwości fizykochemiczne tłuszczu
Chemia żywnosci Cwiczenie laboratoryjne nr 1 wyodrebnianie i badanie własciwosci fizykochemicznych b
Tablica. Niektore wlasciwosci fizykochemiczne gazĂłw, Procesy spalania
Sprawozdanie Właściwości fizykochemiczne białek
Właściwości fizykochemiczne wody, Inżynieria Ekologiczna, Sprawozdania
stale substancje toksyczne
fizyko wykład-wprowadzenie, fizykoterapia
CALOSC sciaga z wykładów, sgsp, Fizykochemia, Laboratorium

więcej podobnych podstron