Шпаргалка по экологиялық токсикология

Блок-1

1.Токсикология  және экотоксикологияның мақсаты, міндеттері, зерттелу тарихы және  негізгі түсініктері.

XX ғасырда адам іс-әрекеті  нәтижесінде химиялық заттарды  барлық  орталарда (сфераларда), сондай-ақ  ауыл шаруашылығында да кеңінен  қолдануы салдарынан адамдарға, басқа да тірі ағзаларға және  экожүйеге толығымен заттың токсикалық  әсерінің күрделі мәселелерін  шешу қажеттілігі туындады. Бүкіл  Әлемдік Денсаулық Сақтау ұйымының (ВОЗ) бағдарламасына сәйкес қауіпті  химиялық заттардың адам денсаулығына  кері әсерін тигізудің алдын  алу, химиялық қауіпсіздікті қамтамасыз  ету - ХХI  ғасыр дамуының негізгі  міндеттері болып табылады. Адамзатқа  және басқа тірі ағзаларға  әсер ететін химиялық токсикалық  заттар  токсиканттар, экотоксиканттар, ксенобиотиктер (биосферадағы химиялық қосылыстарда кездеспейтін; қоршаған ортаға белгілі бір дозада түсетін; ағзалардың тіршілік әрекетін жоятын;  табиғи үрдістер ағымын бұзатын ағзаға бөгде заттар),  ластауыштар және контаминанттар (қоршаған ортаның азық-түлік өнімдерінде, қауіпті дозада жинақталатын экологиялық қауіпті зат) деп аталады. Токсикология (грек. toxikon – у (уыт), logos- ілім немесе пән (түсінік)) – ағза мен удың өзара әсері және улы заттар әсерінен ағзада болатын  өзгерістерді зерттейтін ғылым болып табылады. У – ағзаға химиялық әсерін тигізіп, патологиялық өзгерістер туғызатын зат; тіршілік ету ортасының химиялық компоненті; ағзаның туа біткен немесе жүре пайда болған қасиетіне сәйкес дозада түсетін, зиянды әсерін тигізетін немесе тіршілік әрекетіне сәйкес емес зат болып табылады. Токсикологияның негізгі мақсаты химиялық уыттылықтың факторларын, уыттылық үрдістің туындауын және формасын зерттеу болып табылады. Оның негізгі міндеттері:*химиялық заттардың негізгі қасиеті мен сипатын, қауіптілік және уыттылығын; уыттылыққа әсер ететін факторларды, ағзаға токсиканттардың ену жолдарын олардың таралу, метаболизм және шығарылу заңдылықтарын; патологиялық жағдайдың қалыптасу заңдылықтары және механизмдеріне әсер ететін уыттылық үрдістің әр алуан формаларын  анықтау.* адамның еңбекке жарамдылығы, денсаулығы және  өміріне қауіп төндіретін токсиканттар классификациясы.* адамның зиянды заттармен қауіпсіз әсерлесу шарттарын анықтайтын нормативтер; токсикалық үрдістің әртүрлі формаларының дамуы және заттардың әрекеттесуі арасындағы сандық сипатты байланыстың орнатылуы, уыттылығын бағалауы болып табылады.* әртүрлі орталарда жоғары дәрежеде улы заттардың пайда болу принциптерін  анықтау, химиялық заттардың уыттылық әсерін алдын алу әдістерін жасақтау.

2.Токсиметрияның  элементтері және удың уыттылық  критерилері.

Қоршаған ортаның ластануының артуы ауылшаруашылық өнімдерін, топырақты, суды және ауаны токсикологиялық қатаң бақылау қажеттігіне алып келді. Олардың ішінде ең негізгісі удың ауадағы концентрациясы және терімен азқазан-ішек жолдары арқылы енетін заттардың дозасын қадағалау. Токсикология уытты бұзылыстардың табиғаты және механизмдерін, сонымен қатар химиялық заттардың әсерімен байланысты барлық биологиялық өзгерістер спектрінің сандық бағалауын зерттеумен айналысады.Токсикологиялық зерттеулердің ең басты мақсаты биологиялық жүйелерге химиялық заттардың әсерін анықтау және белгілі бір зат үшін доза-эффект тәуелділігі туралы мәлімет алу. Бұл мәлімет сол заттың қоршаған ортаға және адам денсаулығына қауіптілік деңгейін анықтауда маңызды ақпарат болып табылады. Удың мөлшері және оның әсері арасындағы тәуелділікті зерттеу жіті және созылмалы тәжірибелерде жүзеге асырылады. Уытты зат бастапқы әсер ету кезінде орталық жүйке жүйесінің қоздыруын тудырады. Жануарлар жылдам, тәртіпсіз қозғалады, секіреді. Жануарлардың реакциясы агрессивті болуы мүмкін. Удың әсер ету механизміне байланысты қаналу құбылысы жүруі мүмкін. Жануарлар қозғала алмай «қатып» қалады. Жануарларды бақылай отырып, орталық жүйке жүйесіне удың әсерінің қоздырғыштық және қанаушылық жағдайын анықтауға болады. Улы заттың жүйке жүйесінің нақты қандай бөлігіне әсер ететінін де анықталуы мүмкін.Улы зат әсерінің танымал белгілеріне тері жамылғысының түсінің өзгеруі жатады. Уланудың ең тұрақты белгілерінің бірі тыныс алудың өзгеруі. Тыныс алудың тереңдігі және ырғағы өзгереді. Ырғақтың бұзылысы бірнеше терең тыныс алғаннан кейін тыныстық үзіліс болады, ол 5-10 секундқа созылады. Содан кейін қайта бірнеше тыныс алу, қайтадан үзіліс, ары қарай осылай жалғаса береді (Чейн-Стокс тынысы деп аталады).

3.Токсикологиялық  тәжірибе  және оны әзірлеу. тәжірибені  жүргізу шарттары.

Қазіргі кезде химиялық заттардың уыттылығын бағалаудың жіті және созылмалы зерттеулерден тұратын әртүрлі әдістері бар. Оладың арасындағы негізгі айырмашылық химиялық заттардың әсерімен дозасында ғана. Әрбір әдісте лабораториялық жануарлар зерртелу затының белгілі бір дозасының әсеріне ұшырауы қажет. Осы мақсатта көп жағдайда егеуқұйрықтарды, тышқандарды, теңіз шошқасы, қояндарды пайдаланады, бірақта қажет болса басқа жануарларды қолдануға болады. Улы затпен әсер еткеннен кейін уыттылық белгілерін бақылайды. Зерттелу затының биологиялық әсерін анықтау мақсатындағы лабораториялық зерттеулерді жануарлардың бақылау және тәжірибелік топтарында жүргізеді. Әрбір жануар туралы мәлімет қатаң жазылып отыруы қажет. Зерттеу аяқталғаннан кейін барлық жануарларды патаморфологиялық зерттеуден өткізеді. Алынған нәтижелерді сәйкес статистикалық әдістер арқылы талдайды. Жіті улану деп уытты заттың бір реттік әсерінен туындайтын ауруды айтамыз. Мұндай жағдай зиянды заттың мөлшері ШРК-дан 10-100 есе артқанда болады. Улану нәтижесінде жылдам жазылып кетуі, денсаулығына үлкен зиян келуі немесе бірден өлімге алып келуі мүмкін. Жіті улануды бензин булары, күкіртсутек, бромды метил, күкірткөміртек тудырады.Созылмалы улану деп зиянды заттың аз концентрациясының немесе дозасының жүйелі түрде әсер ету нәтижесінде дамитын ауруды айтамыз. Мұндай заттардың дозасы бір реттік ағзаға түскенде улану болмайды. Қандай да болмасын уытты әсер беретін зиянды заттың ең аз концентрациясы шектік деп аталады. Тәжірибеде уларды тері астына, ішке, құрсақ ішіне енгізеді. Жануарларға жүргізілген зерттеулер адамдардың өз еркімен зерттеуге қатысуымен толықтырылады. Қауіпсіз шектік рауалы концентрация шектік концентрациядан біршама төмен. Әсіресе ауыр металдар ШРК төмен.Ағзаға әсер ету кезінде кез-келген эффект тудыратын улардың барлық концентрациясы немесе дозасы шартты түрде бөлінеді: өлімге алып келетін доза немесе концентрация (LD және LC) және өлімге алып келмейтін немесе эффективті, өлімнен басқа кез-келген эффект береді (ЕD және ЕD). Өлімге алып келетін доза деп ағзаға түскенде өлтіретін дозаны айтады. Заттардың уытты эффектісін бағалау критерилеріне заттардың дозасына (концентрациясына) сәйкес LD0, LD16, LD50, LD84, LD100 (немесе LC0, LC16, LC50, LC84, LC100) мәндер жатады, олар тәжірибедегі жануарлардың 0, 16, 50, 84 және 100%-ын өлімге алып келеді. Әсер етуші заттың дозасы жануар массасының бірлігіне удың көлемі немесе масса бірлігімен көрсетіледі (мг/кг немесе мл/кг), ал оның концентрациясы – көлем бірлігіне масса бірлігімен (мг/м3, мг/л), пайыздық, миллион бөлігімен көрсетіледі.

4.Токсиканттарды  енгізу тәсілдері.

Химиялық қосылыстардың уыттылығы бірқатар параметрлерге тәуелді: заттың химиялық құрылымы, оның физико-химиялық қасиеттері, ағзаға әсер ету шарттары (доза, концентрация, әсер ету уақыты және т.б.). Уытты заттың ену жолының үлкен мәні бар: ингаляциялық – дем алатын ауамен; пероральды – асқазан арқылы ендіру (ауыз арқылы); перкутанды – тері арқылы түсу; бұлшықет асты, құрсақ асты, тамыр арқылы, тері асты және т.б. Әрбір түсу жолының өз ерекшілігі бар, сол себепті токсикологиялық тәжірибелерде оны ескеру қажет, өйткені әртүрлі түсу жолында бір заттың әсері өзгеше болады. Сіңіру жылдамдығы да ену жолына байланысты әрқилы болады. Сонымен қатар ағзаға уытты заттың түсу жолдарына байланысты клиникалық жағдайы да өзгеше. Уытты заттың әсер ету жылдамдығы және күшіне сыртқы орта жағдайының өзгерістері де әсер етеді (температура, қысым, ауа ылғалдылығы). Ағзаның жағдайы да өте маңызды. Көптеген аурулар жағдайында асқазан-ішек жолдарының сіңіру қасиеті күрт төмендейді.Уытты зат асқазан-ішек жолдарынан лимфатикалық және қан айналым жүйелері арқылы әртүрлі мүшелерге таралады. Улардың өзгеруі және залалсыздандыруында бауыр маңызды рөл атқарады, әсіресе микросомальды фракция ферменттері. Бауырдың антитоксикалық кедергілік рөлінің арқасында бірқатар уытты заттар өздерінің улағыш әсерінен айырылады немесе әсері төмендейді. Уытты заттарды таза күйінде пероральды жолмен ерітінділермен, эмульсиямен, суспензиямен немесе ас және ауыз сумен енгізуге болады. Химиялық қосылыстардың ерітінділерін заттың өте аз мөлшерімен зерттеу жүргізуде пайдаланады. Еріткіш өздігінен удың әсерінің жылдамдығын және күшін өзгертуі мүмкін. Ерітіндінің концентрлілігі жоғары болса, уыттылығы да жоғары болады. Ерітіндідегі уытты заттың концентрациясы аз болса, онда ол ағзада залалсызданып кетуі де мүмкін. Ерітіндінің де қасиеті маңызды рөл атқаратындықтан, көп жағдайда суды пайдаланған дұрыс, себебі ол өздігінен уытты әсер тудырмайды. Соңғы кездері өсімдік майын пайдалану ұсынылып жүр, бірақ оның да өз кемшіліктері бар. Зерттелу затын тікелей ауыз қуысына, шолғы арқылы асқазанға енгізеді, сонымен қатар тамақ немесе ауыз су арқылы ендіреді. Осы әдістердің кез-келгенін таңдау зерттелу затының физико-химиялық қасиеттерімен байланысты. Егер аз мөлшерде болса онда тікелей ауыз қуысы арқылы енгізеді. Химиялық затты азықпен және ауыз сумен енгізу физиологиялық тәсіл болып табылады. Бірақ та бұл жағдайда ағзаға түскен заттың мөлшерін анықтау қиын. Зерттелу затын жануарға қоректендірудің алдында, ашқарынға, шамамен тәжірибеге дейін 4 сағат бұрын береді.

5.Токсиметрияның  критерилері.

Токсикометрия – бұл токсикологияның тәжірибелік бөлігі болып табылады. Ксенобиотиктер әсеріне мөлшерлік баға беру үш негізгі зерттеу кезеңін қажет етеді: тәжірибені жоспарлау, оны жүргізу, мөлшерлік баға беру және нәтижелерді интерпретациялау.Ең алдымен зерттеліп отырған заттың токсикалық көрсеткіші, оның потенциалды қауіптілігі, қоршаған ортадағы улы заттың концентрациясы және оның уландырғыш дозасы (заттың ағзаға түсуі, мысалы ауыз арқылы) есептеледі.«Доза» деп көбінесе ағзаға енгізілген химиялық заттың мөлшерін айтады және ол дененің бірлік массасымен анықталады.LD50 -дің мөлшері нақты емес. LD50 анықтаудың кейбір әдістері қисық доза – эффекттің «қалыптылығына» негізделген. Мұнда LD50 жағдайы ғана емес, сонымен бірге тәжірибе мәліметтері бойынша таралу жағдайы да анықталу қажет. Бұл орташа шаршы ауытқу мөлшерін (қателікті) береді – σLD50. Нәтижесінде улы заттың уыттылық өлтіру қауіпі бар аймақтың көрсеткіші LD50 және орташа шаршы ауытқу мөлшері – σLD50 болады.Егер де LD50 көрсеткіші әрқашан анықталса, оның стандарттық қателігі (σLD50) көп анықтала бермейді. Нәтижесінде жүргізілген тәжірибеден алынған мәліметтерді автордың өзі және басқа да зерттеушілер қолдана алмайды.Сондықтан зерттеліп отырған заттың орташа өлім дозасы көлем түрде берілу керек: LD50 ± σLD50.Бірақ уыттылық тек қана улы заттың мөлшерімен ғана емес, уақыт және оның әсерімен де анықталады. Улы заттың (удың) әсері доза мөлшеріне және концентрациясына байланысты уақытқа қарай әртүрлі таралады. Яғни, уыттық әсер дегеніміз үш фактордың байланысынан туындайды: ағза, заттың мөлшері және уақыт. Қаралып отырған үш мөлшерден алынған жұптардың санына байланысты, үш типтік токсикологиялық тәжірибе жасауға болады:

-удың концентрациясы немесе  дозасымен уыттық әсердің арасындағы  байланысты анықтау бойынша тәжірибе  жасау. Осындай тәжірибелер әдетте  көп жүргізіледі. Оларға орташа  өлу қауіпі бар дозалар мен  удың концентрациясын анықтау  жатады.

-удың әсер ету уақыты  және әсерді орнату бойынша  тәжірибелер. Атмосфералық ауа үшін  зиянды заттардың шекті рауалы  концентрациясын анықтау кезінде  уақыт пен әсердің тәуелділік  жағдайы өте маңызды.

-удың концентрация немесе  дозасымен уыттық әсердің фиксациялануға  түсу уақытының байланысын анықтау  бойынша  тәжірибе. Бұл тәжірибеге  мысал ретінде, удың кумулятивті  қасиетін анықтауды айтуға болады.

6.Токсиканттардың  ортaша эффективті дозасын есептеу  әдістері. Орташа өлу қауіпі бар дозаны статистикалық әдістермен есептейді. Ең танымалдары Беренстің, Кербердің, Першиннің, Беренс және Шлоссердің әдістері, ең кіші квадраттар әдісі, Миллер және Тейтнердің сараптамалары, Лигчфилд және Уилкоксон, Штабстың және т.б. әдістерін жатқызуға болады.Заттың белгілі бір әсер тудыратын эффективті дозасын анықтау үшін, тек қана бір анықталған мән емес, вариациялық қатар құратын бірнеше анықталған мәндер қажет.Вариациялық қатар дұрыс қойылған жағдайда толық арифметикалық вариациялық көрсеткіш (бұл жағдайда – доза), стандарттық ауытқу мөлшері (σ) стандарттық қателікке (σ) сәйкес келетін жеке минимальды эффективті доза анықталуы қажет. Оны келесі белгілі формуламен анықтауға болады: d=

    мұндағы, x – жеке бақылау көрсеткіші; – қатардың орташа арифметикалық вариациясы; n – бақылау саны.

Дозаның орташа эффективтілігін анықтаудың басқа жолы қалыпты таралу қисығының ерекшелігімен байланысты. Осы қисықпен шектелген абцисса осьінің үстіндегі аймақ реакция байқалған жануарлардың жалпы санын көрсетеді (сурет 2.1, А).

Қалыпты таралу қисығы симметриялы болғандықтан, орташа эффективті дозаға сәйкес,  нүктесінен қалыптасқан перпендикуляр, қисықпен шектелген барлық аймақты теңдей екі бөлікке бөледі. Яғни, орташа эффективті доза тәжірибелік жануарлардың 50% зерттеліп отырған эффекті тудырады.Зерттеліп отырған заттың әсерінің анықтау үшін доза мөлшерін аз-аздан арттырып отыра, жануарларды бірнеше қатар топқа бөліп, әр топқа белгілі бір дозада токсикантты ендірер болсақ, сол кезде белгілі бір дозадан бастап, реакцияның жиілігі өсе бастайды және ең соңында сол топқа жататын жануарлардың барлығында осы реакция қалыптасады. Дозаның мөлшері мен реакцияның  пайда болу жиілігінің арасындағы тәуелділікті график түрінде көрсетуге болады. Ол үшін абцисса осьіне дозаны белгілеп, ал ордината осьіне жануарлар санына байланысты реакция жиілігі белгіленеді (сурет 2.1, Б). Осы тәуелділік графикте симметриялық S – тәрізді болады, әдетте оны кумулята деп атайды.  Осы қисық сызықтағы орташа эффективті доза ординатасы 50%-ға тең қисық сызық бөлігіндегі абцисса мәніне тең болады.

7.Беренс әдісі.

Беренс әдісі бойынша LD50 анықтаудың негізгі ерекшелігі LD50 кіші болғандағы дозадан қырылған жануарлардың саны, LD50 жоғары болғандағы дозадан тірі қалған жануарлардың санына тең болуында. Беренс әдісімен алныған тәжірибелік мәліметтерді талдау үшін зерттеліп отырған дозалардың интервалы және тәжірибеде қолданылатын жануарлардың саны бірдей болу қажет. Тәжірибелік қисық сызықты түзету мақсатында Беренс жиілікті жинақтауды ұсынды. Бұл ұсыныстың мәні зерттелген әрбір дозадан қырылған жануарлардың санына, өте аз мөлшердегі дозадан қырылған жануарлар саны қосылады және дәл солай барлық тірі қалған жануарлар санына өте жоғары дозадан тірі қалған жануарларды саны қосылады. Логикалық тұрғыдан бұл жол дұрыс.Жинақталған жиіліктер негізінде әрбір зерттелген дозаның өлім көрсеткішінің пайызын есептеп, сәйкес қисық сызықты тұрғызады, яғни абцисса осьіне дозаны, ал ордината осьіне өлімге әкелген пайыздық көрсеткіштер белгіленеді.  LD50 мөлшерін тікелей график арқылы анықтауға болады. Ол үшін 50% болатын өлім көрсеткіштерінің нүктесінен абцисса осьіне перпендикуляр түсіреді. Осы перпендикуляр мен абцисса осьінің қиылысу нүктесі LD50 мөлшерін көрсетеді. LD50 мәніне жақын болатын көрсеткішті график тұрғызбай да алуға болады. Қисық сызықтың орта бөлігі тік сызыққа ұқсас болғандықтан,  LD50 жақын орналасқан кіші және жоғарғы доза көрсеткіштерінің арасын тіксызықты интерполярлау арқылы анықтауға болады..Егер зерттелген дозалар арасындағы интервал d тең болса, ал LD50 көрсеткіші А  және В аралығында ораналасса, оның ішінде А а% өлімге көрсеткішіне (а < 50) әкелсе, B- b% өлім көрсеткіштері (b>50) болады, онда LD50 = A+ .

Беренстің әдісін практикалық қолдануын, М.Л. Беленькийдің (1963 ж.) тубазидтің

уыттылығын зерттеу бойынша тәжірибелік мәліметтерді өңдеу мысалында көрсетуге

болады. Беренс әдісі бойынша тубазидтің уыттылығын анықтаудың мәліметтерін өңдеу.