TOKSYKOLOGIA
Zatrucia rozmyślne:
barbiturany, chinyna, leki usypiające, tabletki od bólu głowy, tal, fosforek cynku, gaz świetlny (metan), upojenie alkoholowe
arszenik, strychnina, sublimat, cyjanek potasu
środki odurzające (opiaty, kokaina, amfetamina i pochodne, LSD, pochodna tetrahydrokanabinolu i inne) W Polsce wykazane zatrucia: 1993 - 13 przypadków, 1994 - 30, 1995 - 49, 1996 - 59.
Rodzaje związków toksycznych:
Podział ze względu na warunki narażenia
Leki
Chemikalia przemysłowe:
zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego
narażenie w miejscu pracy, stosowanie w miejscu pracy
mnogość związków i sytuacji
długi okres narażenia (małe dawki) - ustalenie przyczyny, badania epidemiologiczne (?)
przypadek/ kontrola (case control studies)
KATASTROFY CHEMICZNE
Metylortęć (Zatoka Minamata, Zatoka Nigata)
W zakładach chemicznych Chisso Corporation w latach 1932-1968 do produkcji materiałów plastykowych używano aldehydu octowego (ethanal) i dalej PCV.
Choroba z Minamaty - zespół objawów chorobowych spowodowany uszkodzeniem układu nerwowego w wyniku zatrucia rtęcią (rtęcią). Choroba ta niszczy układ nerwowy (zatrucie neurotoksyczne), zwłaszcza mózg, powoduje zaburzenia wzroku, koordynacji ruchowej, upośledzenie umysłowe a nawet śmierć.
Nazwa tej choroby pochodzi od katastrofy ekologicznej, która miała miejsce w Japonii nad zatoką Minamata (prefektura Kumamoto) w latach 50. XX wieku. Doszło do tego w wyniku zrzucania przez wytwórnię tworzyw sztucznych należąca do koncernu Chisso Corporation ścieków zawierających związki rtęci. Mimo niskiego stężenia wymienionych związków w wodzie, dochodziło do ich kumulacji w jednym z elementów łańcucha pokarmowego. W mięsie dużych drapieżnych ryb i owocach morza stężenie rtęci było 2000-10 000 razy wyższe niż w wodzie. Ponieważ ryby stanowiły główny składnik diety mieszkańców okolicznych wiosek, doszło u nich do objawów zatrucia. Pierwsze przypadki choroby pojawiły się w kwietniu 1956 roku i wkrótce stwierdzono całą "epidemię" zachorowań na nieznane schorzenie układu nerwowego. W sumie do roku 2001 oficjalnie rozpoznano 2 265 przypadków (z czego 1784 zmarło). Około 10 000 osób otrzymało odszkodowania od Chisso Corporation. Ale początkowo publiczne oskarżanie wobec fabryki były niedopuszczalne, gdyż był to jedyny zakład zatrudniający większość mieszkańców Minamata oraz najbliższej okolicy.
W 1965 roku w Japonii ujawniono drugi przypadek zatruć rtęcią, który miał miejsce w prefekturze Niigata i który nazwano chorobą Niigata Minamata.
Kadm - pola ryżowe (tai- tai)
TCDD (Saveso)
10.07.1976r. małe zakłady chemiczne ICMESA. Podczas produktu 2,4,5-trichlorofenolu herbicydu, fungicydu i substratu (półproduktu) do syntez chemicznych doszło do niekontrolowanej reakcji: przegrzania i eksplozji. Przypuszczalnie uwolnione zostało do środowiska przyrodniczego kilka kilogramów 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyny (TCDD)- wprowadzonej do powietrza atmosferycznego i rozpełzłej po rozległym obszarze równiny Lombardzkiej, pomiędzy Mediolanem a Jeziorem Como.
Seveso, Włochy - 10 lipca 1976 r. W dniu poprzednim, 9 lipca, w reaktorze był prowadzony proces produkcji TCP(fosforan trikrezolu- zmiękczacz); znajdowało się tam 3235 kg glikolu etylenowego, 609 kg ksylenu, 2000 kg tetrachlorobenzenu, 110 kg sody kaustycznej (w płatkach); zawartość podgrzano do temperatury reakcji przy użyciu pary o parametrach: ciśnienie - 9 barów, temp. - 190 °C. Proces został zakończony w nocy. Pozostałości oddestylowano (ksylen i glikol). Następnego dnia rozwinęła się w reaktorze nieoczekiwanie reakcja egzotermiczna, której towarzyszył gwałtowny wzrost temperatury i ciśnienia. Temperatura osiągnęła prawdopodobnie ok. 400 st. C - według analiz w tych warunkach mogło wytworzyć się ciśnienie zdolne do rozerwania zaworu bezpieczeństwa. W utworzonej chmurze chemikaliów znajdowało się około 2 kg 2, 3, 7,
4)
Izocyjanian metylu (CH3-N=C=O)
Bhopal, 1984r. Union Carbide India, Limited (UCIL), fabryka pestycydów zlokalizowana w centrum miasta Bhopal w indyjskim stanie Madhya Pradesh. Produkcja karbanylu z użyciem do tego celu izocyjanianu metylu. 03.12.1984r nastąpił wybuch i uwolnienie gazu cięższego od powietrza rozpełzającego się po okolicznych uliczkach, zabijającego tysiące na miejscu i kaleczącego od 150 000 do 600 000 innych ofiar, spośród których co najmniej 1500 wkrótce umarło.
Zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego
narażenia bezpośrednie
narażenia pośrednie
żywność
promieniowanie „trwałe”
trucizny naturalne
trucizny gospodarcze
LEKI
z natury o silnej lub bardzo silnej aktywności biologicznej
wiele leków to potencjalne trucizny. Wynika to z:
przedawkowania
objawów ubocznych (zwłaszcza objawy nieprzewidywalne)
różnorodność struktury
różna aktywność biologiczna
jedyne substancje obce świadomie przyjmowane
ALKOHOL/ PAPIEROSY - aktywne biologicznie trucizny
LEKI WETERYNARYJNE - żywność
KOSMETYKI:
filtry UV (też aspekt środowiskowy)
barwniki
Zanieczyszczenia żywności:
Substancjami obcymi w żywności są:
dodatki (dodatkowe)
zanieczyszczenia techniczne
powstające podczas przetwarzania żywności (także pasz)
przenikające z zanieczyszczonego środowiska
pozostałości leków weterynaryjnych
mała znajomość odległych efektów toksycznych:
małe lub bardzo małe dawki
narażona jest cala populacja (populacja generalna)
wybrana populacja (ryby - rybacy, mleko matczyne- niemowlęta itp.)
powiązanie tych małych dawek z wpływem toksycznym
Substancje dozwolone, które mogą znaleźć się w żywności to:
substancje przedłużające trwałość
substancje zapobiegające zmianom chemicznym
przeciwutleniacze naturalne i syntetyczne
substancje zapobiegające zmianom fizycznym
substancje nadające określone cechy organoleptyczne
zapachowe
smakowe
słodzące
barwniki
BARWNIKI - 7 grup podzielonych pod względem ilości dostępnych danych toksykologicznych:
1. Dozwolone
2. Zbadane wielostronnie lecz nie tak dokładnie jak grupa 1 (A)
(C1) 3. Zbadane na toksyczność przewlekłą
(C2) 4. O nieznanej toksyczności przewlekłej
(C3) 5. O prawdopodobnym ryzyku szkodliwości
6. Barwniki co do których brak jest jakichkolwiek danych toksykologicznych
7. O stwierdzonej toksyczności
Zanieczyszczenia migrujące ze skażonego środowiska - Acrobat
Rachel Carlson „The silent spring”
T. Colborn, D. Dumanoski, J.P. Myers “Our stolen future”
Czynniki wpływające na toksyczność
Tabela. Różnice gatunkowe a toksyczność ipomenolu (dootrzewnowo w 25% roztworze wodnym glikolu polietylenowego)
Gatunek |
LD50 |
Wątroba |
Nerka |
Płuca |
Królik |
40 |
- |
- |
+ |
Mysz |
20 |
- |
+ |
+ |
Szczur |
12 |
- |
- |
+ |
Chomik |
140 |
+ |
- |
+ |
Świnka morska |
30 |
- |
- |
+ |
+/- umiejscowienie uszkodzenia
Tabela. Szczep myszy a długość snu heksabarbitalowego
Szczep myszy |
Czas spania |
A/NL |
48 +/- 4 |
BALB/CAnN |
41 +/- 2 |
C57L/Hen |
33 +/- 3 |
C3HfB/Hen |
22 +/- 3 |
SLIR/Hen |
18 +/- 4 krótszy czas spania spowodowany jest lepszym działaniem oksydaz |
Swiss |
48 +/- 15 |
Dyspozycja trucizn w ustroju (ADME) - adsorbtion, distribution, metabolizm, excretion
Absorpcja --> dystrybucja (rozmieszczenie) --> metabolizm (bioprzemiany) --> wydalanie Absorpcja (wchłonięcie) - kontakt z układem --> toksyczność
Absorpcja (czyli przeniknięcie przez membranę biologiczną - błonę komórkową):
biodostępność - możliwość absorpcji
bioprzyswajalność
bioacessibility - możliwość działania dla ułamka lub całej masy substancji wchłoniętej - frakcja faktycznie wywierająca wpływ
Tempo (szybkość) wchłaniania <--> miejsce wchłaniania
Różne miejsca wchłaniania: przewód pokarmowy, skóra, spojówka, układ oddechowy itd.
Drogi narażenia na trucizny i drogi (miejsca) wchłaniania (absorpcji) trucizn:
1.droga pokarmowa (per os, doustnie) - na egzamin należy znać odcinki przewodu pokarmowego
2.skóra (przezskórnie, dermalnie) - znać budowę skóry
3.wziewnie (inhalacyjnie)- śluzówka górnych dróg oddechowych i płuca
4.dospojówkowo - spojówka oka
5. specjalne drogi narażenia (drogi podania):
pozajelitowa (parenteralnie)
podskórnie (subcutaneous)
dożylnie (intravenous)
dootrzewnowo (intraperitoneal)
domięśniowo (intramuscular)
dospojówkowo
dopochwowo (per vagine)
doodbytniczo (per rectum)
Droga narażania może być determinowana naturą trucizny (formą fizyczną) np gazy, pary, aerozole - narażenie wziewne lub dospojówkowe, płyny - narażenie przezskórne.
Membrana (błona) biologiczna - budowa determinuje funkcję i właściwości.
Selektywna przepuszczalność a właściwości fizykochemiczne:
wielkość cząsteczek
rozpuszczalność w lipidach
podobieństwo do substratu endogennego
polarność / ładunek
Sposób przenikania/ rodzaj transportu przez błony:
filtracja przez pory. Warunki:
różnica stężeń (gradient)
związki małocząsteczkowe przenikające przez pory w błonie tworzonej przez białka - metanol, etanol, mocznik
dyfuzja bierna przez fosfolipidową błonę. Przypuszczalnie główny mechanizm wchłaniania związków obcych i trucizn. Warunki:
różnica stężeń
związki rozpuszczalne w lipidach (lipofilne)
związki niezjonizowane
pH płynu określonej tkanki
transport aktywny
dyfuzja ułatwiona
fagocytoza / pinocytoza
Szybkość dyfuzji opisuje prawo Ficka:
Szybkość dyfuzji = k*A*(C2-C1)
Gdzie: k- stała, A- wielkość powierzchni, C2- stężenie po stronie zewnętrznej błony, C1- stężenie po stronie wewnętrznej błony
Związki ulegające jonizacji (dysocjujące) przenikają tylko jeżeli występują w formie niezjonizowanej. Stopień jonizacji (dysocjacji) pozwala obliczyć równanie Hendersona Hasselbacka:
pH=pKa+ log [A-]/[HA]
pKa- stała dysocjacji kwasu HA. Zależność ta odnosi się do układu w stałej temperaturze, dyfuzja/ odcinek długości.