Toksykologia - nauka o szkodliwym wpływie leków, związków chemicznych i ich mieszanin na żywe organizmy

Ekotoksykologia:

• jest dziedziną wiedzy badającą występujące w środowisku substancje w aspekcie ich oddziaływania na organizmy żywe w sposób długotrwały, systematyczny oraz niskich dawkach (Rejmer)

• zajmuje się ochroną systemów ekologicznych przed szkodliwym działaniem syntetycznych substancji chemicznych

• zajmuje się badaniem szkodliwego działania substancji chemicznych na ekosystemy (Walker)

• nauka integrująca ekologiczne i toksykologiczne efekty chemicznych zanieczyszczeń z losami tych zanieczyszczeń w środowisku (przemieszczanie się, przemiany, rozkłady)

• nauka polegająca na kreowaniu intelektualnego modelu świata materialnego. Technologia zajmująca się procedurami i narzędziami oraz ich ogólnym zastosowaniem w zdobywaniu lub wykorzystywaniu wiedzy. Mieszanie tych trzech pojęć może być niebezpieczne

• nauka o oddziaływaniu substancji toksycznych na organizmy żywe i konsekwencje tych oddziaływań ujawniających się na poziomach organizacji wyższych niż pojedynczy organizm

• dział toksykologii, który zajmuje się badaniem toksykologicznych efektów powodowanych przez naturalne lub sztuczne zanieczyszczenia u organizmów żywych: roślinnych i zwierzęcych (poza człowiekiem), lądowych lub wodnych, które składają się na biosferę; zajmuje się również interakcjami tych substancji z fizycznym środowiskiem, w którym te organizmy żyją.

Toksykologia środowiska - dział toksykologii, który zajmuje się badaniem toksycznych efektów powodowanych przez naturalne lub sztuczne zanieczyszczenia u człowieka.

Toksykologia dzieli się na:

• kliniczną

• sądową

• środowiska naturalnego

• ekotoksykologia (stosowana) - chemia, farmakologia, biochemia, genetyka, ekologia, prawo, ekonomia.

Ekotoksykologia dzieli się na:

• ekosystemową - transfer zanieczyszczeń w sieciach troficznych, udział zanieczyszczeń w obiegach biochemicznych

• populacyjna - wpływ zanieczyszczeń na dostosowanie , ewolucja odporności

Zachodzi wzajemna relacja między ekotoksykologią ekosystemową a populacyjną.

Dostosowanie - względny sukces reprodukcyjny osobnika w stosunku do innych osobników w populacji. Wzajemna relacja, transfer zanieczyszczeń w sieciach troficznych a wpływ zanieczyszczeń na dostosowanie: najlepsze dostosowanie posiada osobnik, który w zanieczyszczonym środowisku wyda najwięcej zdolnego do przeżycia i rozmnażania się potomstwa.

Biokoncentracja - przemieszczanie się trucizn ze środowiska do organizmów, wyrażana wskaźnikiem biokoncentracji BCF (bioconcentration factor):

BCF = stężenie w organizmie / stężenie w otaczającym środowisku.

Biomagnifikacja - przemieszczanie się trucizn dalej wzdłuż łańcuchów troficznych, wyrażana wskaźnikiem bioakumulacji BAF (bioaccumulation factor):

BAF = stężenie w organizmie / stężenie w pokarmie lub wypitej wodzie.

Trucizna = toksyna = ksenobiotyk.

Ksenobiotyk - substancja chemiczna nie będąca naturalnym składnikiem żywego organizmu, ani też nie wykorzystywana przez organizm do podtrzymywania funkcji życiowych, często są to substancje o budowie nie występującej u naturalnych produktów, a otrzymywane przez człowieka na drodze chemicznej syntezy.

Trucizna - substancje, która wprowadzona do organizmu w małych ilościach wywołuje zaburzenia jego funkcjonowania, manifestuje się różnymi objawami chorobowymi, może spowodować śmierć.

Jad - toksyczna wydzielina bakterii lub zwierząt.

Toksyna - naturalna silna trucizna zwierzęca (zootoksyna) lub roślinna (fitotoksyna).

Substancja toksyczna - trucizna naturalna lub syntetyczna zdefiniowana pod względem chemicznym.

Dawka - ilość podanej substancji wyrażona w jednostce wagowej (mg) lub jako masa substancji w przeliczeniu na jednostkę masy całego organizmu testowego (mg/kg).

Dawka - odpowiedź - odpowiedź zależności pomiędzy dawką a częścią populacji wykazującej określony skutek.

Dawka - skutek - zależność pomiędzy dawką a wielkością określonego skutku biologicznego (efektu) u osobnika lub populacji.

Dawka progowa (graniczna) - ilość substancji, która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki biologiczne.

Dawka śmiertelna bezwzględna (LD₁₀₀) - minimalna ilość substancji powodująca śmierć 100% testowanych organizmów. Wyrażona jest stosunkiem masy badanej substancji do jednostki masy organizmów doświadczalnych.

Dawka śmiertelna medialna (LD₅₀) - statystycznie obliczona dawka powodująca śmierć 50% testowanych organizmów, wyrażona jest skutkiem masy badanej substancji.

Stężenie krytyczne - stężenie substancji chemicznej, przy którym zachodzą zmiany nieodwracalne, szkodliwe lub niepożądane w narządzie.

Narząd krytyczny - narząd, który jako pierwszy osiąga stężenie krytyczne substancji toksycznej, np. metalu, w określonych warunkach narażenia danej populacji. W narządzie tym najwcześniej występują efekty działania toksycznego.

NOEC - największe stężenie, przy którym nie występuje istotny wzrost częstości lub nasilenie skutków działania danej substancji u badanych organizmów w stosunku do grupy kontrolnej

LOEC - poziom najniższego stężenia, przy którym występuje istotny wzrost częstości lub nasilenie skutków działania danej substancji i badanych organizmów do grupy kontrolnej.

Stężenie substancji w powietrzu nie jest wielkością jednoznaczną, zgon może spowodować niskie stężenie toksyny w powietrzu. Określa to Prawo Herberta:

E_O = c ∙ t

E_O - efekt letalny

c - stężenie substancji

t - czas ekspozycji

Klasyfikacja trucizn:

• klasa I - wyjątkowo silnie toksyczne < 5 mg/kg (szczypta, kilka kropel)

• klasa II - bardzo silnie toksyczne 5 - 50 mg/kg

• klasa III - silnie toksyczne 50 - 500 mg/kg (mniej niż jedna łyżeczka)

• klasa IV - umiarkowanie toksyczne 500 - 5000 mg/kg

• klasa V - słabo toksyczne 5000 - 15000 mg/kg

• klasa VI - prawie nie toksyczne >15000 mg/kg

Czynniki warunkujące toksyczność substancji:

1. czynniki biologiczne (tzw. zewnątrzustrojowe):

- wiek i rozwój osobniczy

- płeć- regulacja hormonalna

- czynniki genetyczne

- stan zdrowotny organizmu

2. właściwości fizykochemiczne trucizn (tzw. wewnątrzustrojowe):

- rozpuszczalność

- zdolność dysocjacji

- temperatura wrzenia i parowania

- wielkość cząstek

- budowa chemiczna (zdolność wiązania z receptorem, podstawniki, wiązania, długość łańcucha, izomeria)

3. czynniki środowiskowe:

- ciśnienie atmosferyczne

- światło

- temperatura

- promieniowanie jonizujące

- ektotoksyny (występujące w glebie, powietrzu, żywności, atmosferze i wodzie).

Czynniki wpływające na reakcję:

Drogi wprowadzania trucizn do organizmu:

1. zwierzęta i człowiek:

• pokarmowa

• skórna

• wziewna

• pozajelitowa

• przez jamę ciała - dospojówkowa, donosowa, domięśniowa

rośliny:

• przez liście

• przez korzenie

Wielkość ekspozycji trucizny:

• stężenie

• dawka

• szybkość wchłaniania

• pojedyncza substancja lub występowanie co najmniej dwóch

Oddziaływanie trucizn na organizm:

• miejscowe (lokalne)

• ogólne

• kancerogenne (rakotwórcze); powstawanie nowotworów złośliwych

• mutagenne - zmiany materiału genetycznego organizmu przekazywane następnym pokoleniom

• teratogenne i embriotoksyczne - szkodliwe dla płodu (1 - 3 miesiąc ciąży)

Reakcje organizmu człowieka i innych ssaków na substancje toksyczne:

• zmiana temperatury, pulsu, szybkości oddychania i ciśnienia krwi

• nienormalne zabarwienie skóry

• nienaturalne zapachy

• objawy gastryczne: ból, wymioty, niedrożność jelit

• zmiany w oku (zwężenie lub rozszerzenie źrenicy)

• objawy w centralnym układzie nerwowym (konwulsje, paraliż, halucynacje, bezwład ruchowy, śpiączka)

Reakcje biochemiczne organizmu człowieka i innych organizmów:

• osłabienie funkcji enzymów

• zmiana właściwości błony komórkowej i nośników w tej błonie

• zaburzenia metabolizmu lipidów

• zaburzenia oddychania

• zaburzenie metabolizmu węglowodanów

• zahamowanie lub zaburzenie biosyntezy białka

• zaburzenia procesów, w których pośredniczą enzymy lub hormony

Każdy osobnik ma właściwy sobie zakres tolerancji względem wszystkich czynników środowiskowych. Czynniki niezbędne do życia, np. mikroelementy mają określone wartości minimalne i maksymalne w zakresie, w którym osobnik może żyć. Pozostałe czynniki, np. ksenobiotyk mogą nie przeszkadzać w niewielkich ilościach, ale stają się toksyczne powyżej pewnej wartości progowej.

Wydalanie trucizn:

• z moczem

• z żółcią

• z wydychanym powietrzem

• ze śliną, potem, mlekiem

• przez skórę, zwłaszcza gruczoły skórne, włosy paznokcie

1

Źródło ekspozycji

Substancja chemiczna

Ekspozycja

Organizm (odpowiedź natychmiastowa, odpowiedź opóźniona)

---