Свойства организма человека, определяющие результаты действия токсических веществ

Смертельная, или летальная, доза - это количество вещества, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью. Обычно пользуются понятиями абсолютно смертельных токсодоз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100% (или гибель 100% пораженных), и среднесмертельных (медленносмертельных) или условно смертельных токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50% пораженных. Например:

LD50 (LD100) - (L от лат. letalis - смертельный) среднесмертельная (смертельная) доза, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при введении вещества в желудок, в брюшную полость, на кожу (кроме ингаляции) при определенных условиях введения и конкретном сроке последующего наблюдения (обычно 2 недели). Выражается количеством вещества, отнесенным к единице массы тела животного (обычно, мг/кг);

LC50 (LС100) - среднесмертельная (смертельная) концентрация в воздухе, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при ингаляционном воздействии вещества при определенной экспозиции (стандартная 2-4 часа) и определенном сроке последующего наблюдения. Как правило, время экспозиции указывается дополнительно. Размерность как для Limir

Выводящая из строя доза - это количество вещества, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Ее обозначают ID100 или ID50 (от англ. incapacitate - вывести из строя).

Пороговая доза - количество вещества, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или, что-то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента людей или животных. Пороговые токсодозы обозначают PD100 или PD50 (от англ. primary - начальный).

КВИО - коэффициент возможности ингаляционного отравления, представляющий собой отношение максимально достижимой концентрации токсичного вещества (Сmах, мг/м3) в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (КВИО = Cmax/LC50). Величина безразмерная;

ПДК - предельно допустимая концентрация вещества - максимальное количество вещества в единице объема воздуха, воды и др., которое при ежедневном воздействии на организм в течение длительного времени не вызываете нем патологических изменений (отклонения в состоянии здоровья, заболевания), обнаруживаемых современными методами исследования в процессе жизни или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Различают ПДК рабочей зоны (ПДКр.з, мг/м3), ПДК максимально разовая в атмосферном воздухе населенных мест (ПДКм.р, мг/м3), ПДК среднесуточная в атмосферном воздухе населенных мест (ПДКс.с, мг/м3), ПДК в воде водоемов различного водопользования (мг/л), ПДК ( или допустимое остаточное количество) в продуктах питания (мг/кг) и др.;

ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия максимального допустимого содержания токсичного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, в воздухе рабочей зоны и в воде водоемов рыбохозяйственного водопользования. Различают дополнительно ОДУ - ориентировочный допустимый уровень вещества в воде водоемов хозяйственно-бытового водопользования.

В военной токсикометрии наиболее употребительны показатели относительных медианных значений среднесмертельной (LCτ50), средневыводящей (IСτ50), средней эффективно действующей (EСτ50), средней пороговой (РСτ50) токсичности при ингаляции, выражающихся обычно в мг · мин/л, а также медианных значений аналогичных по токсическому эффекту кожно-резорбтивных токсодоз LD50, LD50, ED50, PD50 (мг/кг). При этом показатели токсичности при ингаляции используются также и для прогнозирования (оценки) потерь населения и производственного персонала при авариях на химически опасных объектах с выбросом широко используемых в промышленности АХОВ.

В отношении же растительных организмов вместо термина токсичность чаще применяют термин активность вещества, а в качестве меры его токсичности преимущественно используют величину CK50 - концентрация (например, мг/л) вещества в растворе, вызывающая гибель 50% растительных организмов. На практике пользуются нормой расхода действующего (активного) вещества на единицу площади (массы, объема), обычно кг/га, при которой достигается необходимый эффект.

По своему происхождению токсические вещества могут быть синтетическими и природными (табл. 4.2, 4.3).

Таблица 4.2

Параметры токсичности некоторых синтетических веществ

АХОВ	LC50 (мг/м1), биообъект, экспозиция	LCx50, мг · мин/л	РСτ50мг · мин/л	ПДКс.с мг/м3	ПДК в воде х.-б. польз., мг/м3
АХОВ ингаляционного действия
Аммиак	7600, крыса, 2 ч 3800, мышь, 2 ч	150	5	0,04	2
Метил бромистый	1540, мышь, 2 ч 2250, крыса, 2 ч	90	2	0,2	-
Метил хлористый	5300, крыса, 4 ч	100	10	0,06	-
Метил меркаптан	1700, мышь, 2 ч 1200, крыса, 2 ч	1700	1,7	9 · 10"5	2 · 10"4
Оксид этилена	1500, мышь, 4 ч 2630, крыса, 4 ч	100	41	0,03	-
Сероводород	1200, мышь, 2 ч	16	5	0,008 (м.р.)	-
Сероуглерод	10 000, мышь, 2 ч 25 000, крыса, 2 ч	900	1,5	0,005	1
Синильная кислота	400-700 (LC100), чел., 2-5 мин	2	0,015	0,01	0,1
Фосген	360 (Z,C100), чел., 30 мин	3,2	0,03	0,003	-
Хлор	1900(LC100), собака, 30 мин	6	0,3	0,03	Отсутствие в воде
Боевые отравляющие вещества
Ви-газ		3,5 · 10-2	1 · 10-4	5 · 10-8	2 · 10-6
Зоман		5 · 10-2	2 · 10-4	1 · 10-7	5 · 10-6
Зарин		0,1	2,5 · 10-3	2 · 10-7	5 · 10-5
Иприт		1,3	2,5 · 10-2	2 · 10-6	1 · 10-4
Люизит		0,5	6 · 10-4	4 · 10-6	2 · 10-4

Таблица 4.3

Токсичность ядов некоторых животных

Вид	LD50, мг/кг (мыши)
Змеи
Морская змея Enhydrina schistosa	0,01 (в/в)
Тигровая змея Notechis scutatus	0,04 (в/м)
Гремучник Crotalusdirissus terrificus, гадюка Vipera russeli и крайт Bungarus cferuleus	0,08-0,09 (в/м)
Морские змеи рода Hydrophis и земляные гадюки Atractaspis	0,1-0,2 (в/бр)
Кобры, многие гремучие змеи	0,2-0,7 (в/м)
Скорпионы
Tiryus serrulatus	1,4 (п/к)
T. bahiensis	9,3 (п/к)
Leiurus quinquestriatus	0,3 (п/к)
Androctonus australis	0,5 (п/к) 0,009 (в/м)
Buthus occitanus	7,0 (п/к)
Parabuthus spp.	35-100 (п/к)
Opistophthalmus spp.	600 (п/к)
Haddgenes spp.	1800 (п/к)
Кишечнополостные
Морская крапива Chrysaora quinquecirrha	0,3 (в/в)
Корнеротая медуза Stomolophus meleagris	0,03 (в/в)
Медуза Cyanea capillata	0,7 (в/в)
Актиния Anemonia sulcata	0,02 (в/в)
Актиния Anthopleura xant hog ram mica	0,008-0,066 (в/в)
Мадрепоровые кораллы Goniopora sp.	0,3 (в/в)

Примечание. в/в - внутривенно, в/м - внутримышечно, в/бр - внутрибрюшинно, п/к - подкожно.

Из токсичных веществ природного происхождения дополнительно выделяют токсины (табл. 4.4). Обычно к ним относят высокомолекулярные соединения (белки, полипептиды и др.), при попадании которых в организм происходит выработка антител. Иногда токсинами называют также низкомолекулярные вещества (например, тетродотоксин и др. яды животных), которые более правильно относить к природным ядам.

Таблица 4.4

Токсичность некоторых токсинов

Токсин	Продуцент	LDM, мг/кг (мыши)
Ботулинический	Бактерия Clostridium botulinum	2,6 · 10-8
Столбнячный	Бактерия Clostridium tetani	2,8 · 10-8
Стафилококковый энторотоксин	Бактерия Staphylococcus aureus	5,0
Дифтерийный	Бактерия Corynobacterium diphtheria	2,4· 10-4
Рицин	Клещевина Ricinus communis	2,8 · 10-3
Тайпотоксин	Австралийская змея Oxyuranus scutellatus	2 · 10-3
Крототоксин	Гремучая змея Crotalus atrox	5 · 10-2
Палитоксин	Кораллы Palythoa toxica	1,5-10-4

Многочисленные исследования по острой токсичности позволили сделать важные выводы: 1) каждой выборке веществ с сопоставимыми значениями молекулярных масс соответствует некоторое предельное значение минимальных токсодоз; 2) для совокупности наиболее токсичных веществ природного и синтетического происхождения наблюдается прямая зависимость токсичности соединений от их молекулярных масс (рис. 4.4). Это позволяет при проведении научных исследованиях предсказывать токсичность соединений и выбирать пределы токсодоз в токсикологических экспериментах.

 

Рис. 4.4. Зависимость токсичности соединений от их молекулярной массы (М). Черными кружками показаны синтетические яды

При определении параметров токсичности экспериментально на животных исследуют зависимость эффект - доза, которую затем анализируют с помощью статистических методов (например, пробит - анализа). Установление токсического действия вещества на основании опыта на животных оказывается правильным при изучении на крысах не более чем в 35% случаев, а на собаках - в 53%. Точные значения смертельных доз и концентраций для человека, естественно, не установлены. Поэтому при экстраполяции экспериментальных данных на человека руководствуются следующими правилами: 1) если смертельные дозы для обычных четырех типов лабораторных грызунов (мыши, крысы, морские свинки и кролики) различаются незначительно (менее чем в 3 раза), то существует высокая вероятность (до 70%) того, что и для человека смертельная доза будет той же; 2) ориентировочно смертельная доза для человека может быть найдена путем построения линии регрессии из нескольких точек в системе координат: а) смертельная доза для данного вида животного; б) масса его тела.

В системе стандартов безопасности труда (ГОСТ 12.1.007-76) по степени воздействия на организм все вредные вещества, содержащиеся в сырье, продуктах, полупродуктах и отходах производства, подразделены на четыре класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные, 2-й - вещества высокоопасные; 3-й - вещества умеренно опасные; 4-й - вещества малоопасные (табл. 4.5). Основой такого деления являются численные значения приведенных выше показателей токсичности веществ.

Таблица 4.5

Классы опасности вредных веществ

Наименование показателей	Нормы для класса опасности
	1-го	2-го	3-го	4-го
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	Менее 0,1	0,1-1,0	1,1-10,0	Более 10,0
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг	Менее 15	15-150	151-5 000	Более 5 000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	Менее 100	100-500	501-2 500	Более 2 500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	Менее 500	500-5 000	5 001-50 000	Более 50 000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	Более 300	300-30	29-3,0	Менее 3,0

Примечание. Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности

Особенности характера токсического действия на организм положены в основу токсикологической (физиологической) классификации вредных веществ (ядов и токсинов).

По воздействию вредные вещества делятся на группы:

1) вещества  с преимущественно удушающим  действием (хлор, фосген, хлорпикрин);

2) вещества  преимущественно общеядовитого  действия (оксид углерода, цианистый  водород);

3) вещества, обладающие  удушающим и общеядовитым действием (амил, акрилонитрил, азотная кислота  и оксиды азота, сернистый ангидрид, фтористый водород);

4) вещества, действующие  на генерацию, проведение и передачу  первичных импульсов - нейротропные  яды (сероуглерод, тетраэтилсвинец, фосфорорганические  соединения);

5) вещества, обладающие  удушающим и нейротропным действием (аммиак, гептил, гидразин);

6) метаболические (нарушающие обмен веществ в  живых организмах) яды (оксид этилена, дихлорэтан, диоксин, полихлорированные  бензофураны).

При поступлении вредных веществ в организм возникает его отравление (интоксикация). В зависимости от скорости поступления вредных веществ в организм различают отравления острые и хронические.

Острые отравления возникают при одновременном поступлении в организм вредных веществ и характеризуются острым началом и выраженными специфическими симптомами. В этом случае симптомы интоксикации обычно развиваются быстро, и гибель организма или тяжелые последствия могут наступать в сравнительно короткое время (случай аварии с выбросом химических веществ). В некоторых случаях, несмотря на то, что имеет место острая форма отравления, симптомы интоксикации могут развиваться медленно (например, действие фосгена).

Хронические отравления развиваются при длительном, часто прерывистом поступлении вредных веществ в малых дозах, когда заболевание начинается с неспецифических симптомов (случай использования на производстве химических веществ).

Иногда выделяют также подострые формы интоксикации, занимающие как бы промежуточное положение по длительности воздействия вещества на организм между острыми и хроническими поражениями, при воздействии веществ в течение часов, десятков часов и суток.

При хронических и подострых формах отравления имеет место кумуляция, т.е. накопление в организме либо токсичного вещества, либо вызываемых им эффектов. Соответственно различают материальную и функциональную кумуляцию, а также кумуляцию смешанного типа.