Toksykologia szczegółowa
Przypadki zatruć u zwierząt (notowane poza Polską)
Częstotliwość występowania zatruć u poszczególnych zwierząt (Lyon)
Psy 36,6%
Bydło 25,1%
Koty 7,4%
Główne przyczyny zatruć zwierząt (Lyon 1996)
Leki 19,6%
Pestycydy 45,5%
Zanieczyszczenia środowiska 20,7% (nie będące pestycydami)
Rośliny (toksyczne) 14,2%
Pestycydy:
Rodentycydy 42,5% głownie u psów i kotów
Herbicydy 26,4% przede wszystkim bydło
Insektycydy 20,1% powszechnie
Fungicydy 6,1% często nie rozpoznawane
Różnice gatunkowe:
PSY: podstawową przyczyną zatruć są:
Rodentycydy
Antykoagulacyjne (I i II generacji)
Cholekalcyferol
Insektycydy
P-org
Karbaminianowe
Piretroidy
Chlorowodory
Kofeina, teobromina
Leki
Glikol etylenowy (ok. 10% ogólnej liczby)
KOTY:
Insektycydy
Syntetyczne / naturalne piretroidy
P-org
Karbaminianowe
Glikol etylenowy
Leki
Rośliny (najczęściej domowe)
Pestycydy
Pestis (szkodnik), cedeo (niszczyć)
Grupa związków chemicznych (naturalnych / syntetycznych) stosowanych do:
Niszczenia pasożytów człowieka, zwierząt, roślin
Zwalczania chorób roślin, regulacji wzrostu roślin, usuwania chwastów
Higieny osobistej, w akcjach sanitarnych
Związków…
Celowo wprowadzonych przez człowieka do środowiska!
Wprowadzanych, aby niszczyć organizmy żywe!
Poniższy tekst w ramce nie do zapamietania!
Substancje lub mieszaniny substancji przeznaczone do:
Zwalczania / kontrolowania / wabienia organizmów zwierzęcych, które niszczą rośliny lub części roślin
Zwalczanie chwastów
Niszczenie listowia / kwiatów / roślin niepożądanych
Regulacja / stymulacja wzrostu roślin / części roślin (nie nawozy)
Do zwalczania organizmów zwierzęcych niszczących produkty roślinne
Zwalczanie czynników powodujących psucie / gnicie produktów roślinnych
Zwalczanie / wabienie organizmów zwierzęcych / mikroorganizmów w domach, zagrodach itp.
Zwalczanie / wabienie organizmów chorobotwórczych dla zwierząt i człowieka
Korzyści i straty stosowania pestycydów.
Korzyści
Straty
ZA pestycydami:
Doprowadzają do bardzo pożądanych efektów
W USA - przez 15 lat stosowania uratowały życie ok. 5000000 ludzi, zapobiegło chorobom u 100000000 ludzi
Obliczanie korzyści na podstawie występowania malarii (DDT do zwalczania komarów)
W 1946 roku przed zastosowaniem DDT chorowało 2500000 ludzi
W 1962 roku po zastosowaniu tylko 81 przypadków
Ograniczenie chorób przenoszonych przez gryzonie, owady, ssaki
Ochrona zdrowia ludzi, zwierząt i roślin
↑ Produkcji rolnej i zwierzęcej o 70%
Zapobieganie stratom w czasie magazynowania surowców spożywczych
Duża rola w ochronie środowiska (straty w lasach powodowane przez owady)
PRZECIW:
Np.: polichlorowane węglowodory - olbrzymia perzystencja w środowisku, nie są rozkładane, kumulują się w ogniskach łańcucha pokarmowego, wykazują działanie chroniczne np.: DDT (kilkaset lat perzystencji w środowisku).
Produkcja (tyś. Ton) i zużycie (kg/l ha/akt. subst.)
Produkcja Zużycie (kg/ha)
USA 335 0,8
RFN 100 3,0
Polska 17 1,0
Pestycydy: (procent zużycia)
Insektycydy ~40%
Herbicydy ~40%
Fungicydy ~20%
Wymagania do rejestracji pestycydów:
Charakterystyka substancji aktywnej
Charakterystyka zanieczyszczeń
Charakterystyka właściwości fizyko-chemicznych
Metody analityczne do wykrycia związku
Dane dotyczące wytwarzania i warunków
Działanie biologiczne na gatunek przez nie zwalczany
Techniki stosowania z opisem środków bezpieczeństwa
Dane doświadczalne dotyczące wpływu na środowisko naturalne
Losy
Co się dzieje
Przemiany
Metody wyodrębniania i oznaczania związku wyjściowego i metabolitów w środowisku
Przemieszczanie związku w środowisku
Bardzo dokładne dane toksykologiczne (wszystkie toksyczności łącznie z badaniem działania odległego)
Okres karencji
NOAEL, ADI, MCL
Na podstawie w/w danych klasyfikuje się pestycydy (wg toksyczności ostrej wyznaczonej tylko na szczurach)
Formy i stosowanie
Preparaty pyliste
Środki wypełniające - talk, kaolin, bentonit, kreda, żel krzemionkowy
2-10% substancji czynnej
+ dodatki substancji np.: związków zwiększających przyczepność do powierzchni roślin
Granulaty
Stosowane doglebowo, zawierające nośniki mineralne
R-ry wodne
Substancje powierzchniowo czynne zwiększające przyczepność: sulfoniany metali alkalicznych, żelatyna, kleje, metyloceluloza
R-ry do emulgowania
Nafta, oleje mineralne, chlorobenzen, terpentyna, benzen
Emulsje
Estry glikolu polietylenowego, sole WKT, estry WKT z alkoholami, kazeina, kleje koloidalne, glinki
Najczęściej stoswane jako:
Opryski, postaci dymów do opylania
Pestycydy - podział
Wg kierunku zastoswania:
Zoocydy działanie na organizm kontaktowe, pokarmowe, oddechowe
Insektycydy
Akarycydy (p/roztoczom)
Nematocydy
Awicydy (p/ jajom owadów i roztoczy)
Moluskocydy (p/ ślimakom)
Rodentycydy (p/ gryzoniom)
Atraktanty zwabiają dotyczy raczej formy
Repelenty odstraszają
Bakteriocydy
Herbicydy
Totalne (wszystkie rośliny)
Wybiórcze (konkretny gatunek w terenie ~ stosowane w odpowiedniej fazie wzrostu rośliny
Regulatory wzrostu
Defolianty (niszczenie liści)
Desykanty (wysuszają)
Defloranty (niszczą kwiaty)
Aborycydy (przeciw roślinom zdrewniałym)
Fungicydy i fungiostatyki - niszczenie / zahamowanie wzrostu grzybów
Wg pochodzenia:
Naturalne
Roślinne
Mineralne
Syntetyczne
Podział chemiczny:
Estry kwasów fosforowych
Pochodne kwasów karbaminianowych
Alifatyczne i aromatyczne połączenia chloru
Pochodne kwasów aryloalkanokarboksylowych (!Herbicydy!)
Pochodne triazyny i diazyny (!Herbicydy!)
Pochodne nitrofenoli
Pochodne mocznika
Piretroidy
Związki organiczne Cu, Sn, Mg
Inne
Przy określaniu nazwy pestycydów stosuje się dwuczłonowość:
Przeciwko czemu stosowany np.: insektycyd
Nazwa związana z podziałem chemicznym np.: fosforoorganiczny
Nazwy poszczególnych związków są zwykle zwyczajowe, biorące pod uwagę budowę strukturalną związku
Insektycydy naturalne
Pochodzenia roślinnego:
Rotenoidy
Alkaloidy pirydynowe
Piretroidy = piretryny
Ad.1.
Wyciągi z korzeni roślin motylkowych podzwrotnikowych rodzaju Derris
Stosowane już od 1840 roku do zwalczania gąsienic. Duża skuteczność, ale bardzo szybko rozkładają się w środowisku - czas działania bardzo krótki.
Niska toksyczność w odniesieniu do ssaków
Blokują transport elektronów w łańcuchu oddechowym (owady), blokują aktywność dehydrogenaz
Obecnie powraca się do tej grupy.
Najważniejszy przedstawiciel to rotenon.
Ad.2
Nikotyna i jej izomery (nornikotyna i anabazyna)
Bardzo silne działanie zwłaszcza na insekty i ssaki. Bardzo szybkie wchłanianie wszystkimi drogami.
W ↓ dawkach powoduje pobudzenie zwojów (N)
W ↑ dawkach porażenie.
Objawy wynikają z zaburzeń w działaniu układu wegetatywnego, stąd wymioty, biegunki, drżenia mięśni, zaburzenia ruchu, wyczerpanie, śpiączka
Stosowane bardzo rzadko jako ciecze do oprysku lub do zadymiania
Pochodzenia mineralnego:
Arsenu
Fluoru
Rtęci
Selenu
Antymonu
Acetoarsenian Cu zieleń paryska (1956) był powszechnie stosowany do ochrony winorośli.
Arsen - kancerogen pierwotny „kancerogeneza plantatorów winorośli” - głównie rak skóry
Od kilkunastu lat związki te zostały wycofane z użycia, ale perzystują w środowisku.
Syntetyczne insektycydy organiczne
Chlorowane węglowodory
Fosforoorganiczne
Karbaminianowe
Syntetyczne piretroidy
Związki charakteryzujące się ↑ lipofilnością narażenie wszystkimi drogami
Nieliczne rozpuszczalne w ↓ stopniu w wodzie
Poza „4” i nielicznymi z „2” i „3” bardzo ↑ oporność na działanie różnych czynników fizyko-chemicznych: światło, wilgoć, chemia
Poza „4” związki te charakteryzuje bardzo ↑ perzystencja w środowisku, bardzo długie T½
Charakteryzuje je bioakumulacja w środowisku (bo lipofilne) na poszczególnych ogniwach łańcucha pokarmowego
↑ Toksyczność chroniczna
Albo średnia albo ↓ toksyczność ostra
Do I klasy toksyczności zaliczamy: ALDRYNA 7 mg/kg DL50
Chlorowcowane węglowodory:
Grupa DDT
Grupa cyklodienów
Szcześciochloroheksan HCH
Chlorowane terpeny
Inne
A. DDT i Metoksychlor
H
Cl C Cl
CCl3
DDT - odkryty przez fizyka z Bazylei, nagrodzony nagrodą Nobla
Chemicznie jest to: dichlorodifenylotrichloroetan
DL50 Szczur 250-300 mg/kg
Pies 500-750 mg/kg
Owca >1000 mg/kg
Kinetyka:
Wchłania się bardzo dobrze wszystkimi drogami
Silnie lipofilny
Transport w organizmie w połączeniu z lipoproteinami
Kumulowany w tkance tłuszczowej
Metabolizm:
Bardzo wolny, przy udziale c. P-450 i frakcji mikrosomalnej monooksygenaz. Dochodzi do stopniowego odchlorowania części etanowej, przez co powstają 3 metabolity. Powstają one bardzo wolno, zachowują się tak jak DDT kumulują się w organizmie i pozostają w nim. Monitorowaniu podlega DDT i jego metabolity
- C -
CCl3
- C - - C - - C -
CCl2 HCCl2 COOH
dichlorodifenyloetylen dichlorodifenylodichloroetan dichlorodifenylokwas octowy
DDE DDD DDA
Wydalanie:
Bardzo wolne, praktycznie 0,1% dawki
T½ w organizmie - kilka-kilkanaście-kilkadziesiąt lat
Olbrzymia perzystencja w środowisku (kilkaset lat)
Działanie chroniczne olbrzymie - narażenie na dawki rzędu kilkudziesięciu miligramów doprowadzają do działania odległego
Metoksychlor
Nadzieja na bezpieczny insektycyd z grupy chlorowanych węglowodorów
H3CO - C - OCH3
CCl3
Bioakumulacja:
DDT: woda 1 ryby 90000 ( ptaki rybożerne kilkadziesiąt tysięcy)
Metoksychlor: woda 1 ryby 1500
Wchłanianie:
↑ lipofilność, szybkie wchłanianie wszystkimi drogami
Transport z lipoproteinami
Metabolizm:
Szybki T½ w organizmie 1-2 tygodnie
Przy narażeniu chronicznym kumulacja
Wydalanie:
żółć, mocz
U myszy w ciągu 1 dnia wydala się około 98% pobranej dawki
U kozy wydalanie wolniejsze, w ciągu 3 dni ok. 95%
DL50 Szczur 6000 mg/kg m.c.
Owce 2000 mg/kg m.c
Bydło - toksyczne 500 mg/kg m.c.
Perzystencja w glebie 18 m-cy
Nieszkodliwe dla pszczół, ale toksyczne dla ryb.
Powszechne użycie - preparat Muchozol
B. Pochodne dienowe i cyklodienowe
Silnie chlorowane cykliczne związki z mostkami endometylowymi.
Grupa dienowa Grupa indenowa
CH2 CH2 CH2
Składniki odpowiedzialne za toksyczność:
Chlor, grupa epoksydowa, mostki endometylowe
CYKLODIENY
~wysoka toksyczność chroniczna i ostra
Aldryna
DL50 50 mg/kg cielęta 2,5 mg/kg m.c.
Dieldryna
DL50 7,0 mg/kg I klasa toksyczności
Wchłanianie bardzo szybkie wszystkimi drogami (lipofilne)
Ulegają kumulacji w tkance tłuszczowej
W wyniku metabolizmu dochodzi do powstania pochodnych epoksydowych
Np.:
Dieldryna - toksyczność ostra + działanie rakotwórcze
Stosowane tylko w uprawach przemysłowych w postaci doglebowej
Pochodne indenowe:
Chlordan DL50 250 mg/kg
Heptachlor DL50 90 mg/kg cielęta 15 mg/kg
Chlordan:
Przeżuwacze bardzo wrażliwe:
Owce 55 mg/kg - zatrucie
Bydło 100 DL100
Heptachlor:
DL50 szczury 90-130 mg/kg
Dawki toksyczne:
Cielęta 15-25 mg/kg
Owca 25-50 mg/kg
Pochodne otrzymywane z cyklodienów:
Endosulfan (thiodan)
Wbudowana siarka
DL50 40-100 mg/kg szczur p.o.
Kot - bardzo wrażliwy 2 mg/kg p.o.
W porównaniu do innych cyklodienów czy pochodnych dienowych ma krótki okres półtrwania w organizmie 1-2 miesiące, również w środowisku - kilkadziesiąt miesięcy.
Mireks
Powszechnie stosowany w USA
Związek ten w ogóle nie ulega metabolizmowi, kumulacja nieograniczona.
Wydalanie 0.01% dawki
Toksyczność ostra - ok. 1g/kg m.c.
Toksyczność chroniczna - olbrzymia
Bardzo silny kancerogen - specyficzność rak wątroby
Olbrzymia perzystencja w środowisku
Porównanie:
DDT 61
Dieldryna 13
Mireks 6
C. Szcześciochloroheksan
Mieszanina izomerów, z których najważniejsze są α, β, γ. Charakteryzują się one różną toksycznością . Używanym insektycydem jest izomer γ - lindan. W dużych ilościach przechodzi do mleka! Narażenie wszystkimi drogami (opryski aerozolowe). Toksyczność ostra klasyczna (na szczurze) 100 mg/kg. Zaliczony jest do związków I klasy toksyczności ostrej, dodatkowo charakteryzuje go bardzo ↑ toksyczność chroniczna.
Jest związkiem o bardzo ↑ toksyczności dla pszczół (stosowany w sadach i ogrodach) oraz ryb.
DL50 p.o. mg/kg
α HCH 500
β 6000
γ 125 Lindan
ζ 900
Dawki toksyczne lindanu:
Cielęta 5 mg/kg
Psy, koty 50 mg/kg
Owce 15 mg/kg
Bydło 25 mg/kg
D. Chlorowane terpeny
Chlorowany kamfen - toksafen
Mieszanina izomerów
↑ Toksyczność
Szybki metabolizm
Wysoka perzystencja w środowisku
DL50 szczur 40-120 mg/kg
Psy, koty 20 mg/kg
Cielęta - dawka toksyczna 5 mg/kg / 50 DL100
Bydło - DL100 200-300 mg/kg
Działanie mutagenne i kancerogenne
Nie toksyczne dla pszczół
Kinetyka całej grupy
Wchłaniane natychmiastowo wszystkimi drogami
Transport w połączeniach z lipoproteinami
Dystrybucja:
Kumulacja w organizmie
Stopień kumulacji różny
T½ kilka - kilkanaście lat
Wyjątek metoksychlor T½ w organizmie 1-2 tygodnie
Endosulfan T½ 1-2 miesiące
Biotransformacja:
Bardzo wolne, w większości
Głównie powolne odchlorowanie
W jej wyniku w przypadku aldryny, dieldryny, hepatachloru --> powstają epoksydy (działanie kancerogenne)
Mireks - brak biotransformacji
Wydalanie:
Bardzo wolne 0.1 - 0.01 dawki
Jedyna droga wydalania --> do mleka, do jaj!
Nawet przy braku objawów u matki - bardzo często może dojść do ostrych zatruć u noworodków.
Mechanizm działania:
Niespecyficzny stymulator OUN
Wpływ na przepuszczalność błon komórkowych.
Dochodzi do ↑ przepuszczalności dla jonów K+ --> ucieczka K+ z komórki --> potencjał spoczynkowy ↓ (--> obniżenie progu pobudliwości) - ↑ pobudliwość komórki
Nieadekwatne r-cje na bodźce
Spontaniczne wyładowanie (pobudzenie) --> drgawki, konwulsje
Hamowanie działania GABA
Przewaga procesów pobudzenia
↑ Koncentracji NH4+ w OUN
Pogłębienie zmian
Depolaryzacja komórki (zmiana jonów Na+)
Silne działanie hamujące GABA
Doprowadzają do hamowania ATP-azy Na+, K+
Niemożność odbudowy potencjału spoczynkowego
Zaburzenie pobudliwości
Zniesienie pobudliwości
Wpływ na możliwości wiązania jonów wapniowych przez kalmodulinę (zahamowanie)
Objawy kliniczne zatrucia:
Odchylenia behawioralne
Niepokój, bojaźń, wojowniczość, agresywność, przyjmowanie nienormalnych postaw
Zmiany nerwowe
↑ Wrażliwości na bodźce
Drżenia włókienkowe mm. policzkowych
Drżenie i kurcze mięśni poczynając od mięśni szyjnych do zadu
↑ Temperatury
Śpiączka lub depresja
Reakcja autonomiczne
Wymioty, ślinienie, biegunka, oddawanie moczu
Bradykardia (aldryna, dieldryna) lub tachykardia z arytmią
Zaburzenia motoryczne
Sztywny chód, „chodzenie na palcach”
Dekoordynacja postępująca i ataksja
Ruchy przymusowe (maneżowe)
Objawy wtórne
↑ Częstotliwości i głębokości oddechów
„Gorące pola” na skórze
Płyn w płucach
Zatrucie chroniczne
(objawy podobne)
Sekcja:
Uszkodzenia mechaniczne
Sztywność
Obrzęki, wybroczyny (serce, płuca)
Uszkodzenie wątroby (glikogen, stłuszczenie)
Cyjanoza
Działanie odległe:
Mutagenne
Embriotoksyczne
Neurotoksyczne
Karcynogenne
Teratogenne
„a” i „d” - DDT, aldryna, dieldryna, heptachlor, lindan, toksafen
„b” i „e” - aldryna, dieldryna
Immunotoksyczne - DDT, aldryna, dieldryna, lindan (i inne)
Diagnostyka:
Bardzo trudna.
Różnicowa:
NaCl - wywiad, brak ↑ temperatury
Strychnina - skurcze toniczne nie poprzedzone zmianami behawioralnymi i lokomotorycznymi, brak „ruchów przymusowych”
Fluorooctan - słabe skurcze, słabnące w miarę upływu czasu, bardzo wyraźna arytmia
P-org. - wyraźne objawy pobudzenia cholinergicznego znoszone atropiną, nie ma odchyleń behawioralnych
Pb - brak nienormalnej postawy, zwykle brak ↑ temperatury, często ślepota
Amoniak - brak wzmożonej aktywności lokomotorycznej
Terapia:
Brak swoistej terapii
Parafina i węgiel
Zapobieganie występowaniu drgawek, konwulsji - barbiturany, benzodwuazepiny
↑ Temperatury - chłodzenie
CHOLESTYRAMINA - żywica jonowymienna podawana p.o. 500-800 mg/kg m.c. (30-40 g/dzień).
Zapobiega wchłanianiu
↑ Wydzielania tych związków poprzez uniemożliwienie wchłaniania zwrotnego
Lub po prostu PIRETROIDY - nazwa zastrzeżona dla tej grupy
Tox 6
- 5 -
Rolnik
Badacz środwiska natural-nego
Specja-lista od poesty-cydów
Specjali-sta od ochrony
przyrody
Przemysł pestycy-dowy