Учебный вопрос № 3. Количественная оценка токсичности. Основные категории токсических доз (концентраций), используемых в токсикологии

Токсичность - свойство химических веществ, которое можно измерить.

Измерение токсичности означает определение количества вещества, действуя в котором оно вызывают различные формы токсического процесса. Чем в меньшем количестве вещество инициирует токсический процесс, тем оно токсичнее.

Раздел токсикологии, в рамках которого оценивается токсичность, называется“токсикометрия”. Выделяют теоретическую и практическую токсикометрию. Теоретическая токсикометрия - область токсикологии разрабатывающая и совершенствующая методы количественной оценки токсичности химических веществ. Практическая токсикометрия - это повседневная деятельность токсикологов по определению количественных характеристик токсичности различных веществ.

Определение количественных характеристик токсичности вещества осуществляется в экспериментах на лабораторных животных, а затем уточняется (применительно к человеку) в условиях клиники и/или в ходе популяционных исследований (эпидемиологические методы исследования).

Впервые количественно оценивать токсичность веществ в опытах на экспериментальных животных предложил J.W. Trevan в 1927 г.

В процессе токсикометрических исследований определяют токсические дозы, токсические концентрации, токсодозы, действуя в которых вещества вызывают различные неблагоприятные эффекты (нарушают работоспособность, вызывают заболевание или смерть и т.д.).

Количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой (D). Токсическая доза выражается в единицах массы токсиканта на единицу массы организма (мг/кг).

Количество вещества, находящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды (воды, воздуха, почвы), при контакте с которым развивается токсический эффект, называется токсической концентрацией (С). Токсическая концентрация выражается в единицах массы токсиканта на единицу объема среды (воздуха, воды) - (мг/л; г/м³) или единицу массы среды (почвы, продовольствия) - (мг/кг).

Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля часто используют величину, обозначаемую как токсодоза (W). Эта величина учитывает не только содержание токсиканта в воздухе (токсическую концентрацию), но и время пребывания человека в зараженной атмосфере. Расчет величин токсодозы предложен немецким химиком Габером в начале 20-го века, для оценки токсичности боевых отравляющих веществ:

W = Сt ,

где W – токсодоза;

С - концентрация вещества в окружающем воздухе;

t - время действия вещества.

При расчете токсодозы допускается, что одинаковый эффект наблюдается при кратковременном действии токсиканта в высокой концентрации и продолжительной аппликации малых концентраций вещества. Единица измерения токсодозы - мг∙мин/м³. Так, токсодоза фосгена по Габеру - 450 мг∙ мин/м³; т.е. одинаковый эффект следует ожидать при ингаляции в течение 1 мин вещества в концентрации 450 мг/м³ и 10 мин - 45 мг/м³.

В токсикологии, как правило, оценивают три уровня эффектов, развивающихся при действия токсиканта на организм:

· смертельный: характеризуется величиной летальной дозы (концентрации) – LD (LC);

· непереносимый: характеризуется величиной дозы (концентрации), вызывающей существенное нарушение дееспособности (транзиторную токсическую реакцию) – ID (IС);

· - пороговый: характеризуется дозой (концентрацией), вызывающей начальные проявления действия токсиканта - Lim D (Lim C).

В промышленной, сельскохозяйственной, коммунальной токсикологии, при оценке токсичности веществ иногда измеряют дозы и концентрации, в которых исследуемый агент вызывает самые разные эффекты (кардиотоксический, гепатотоксический, нефротоксический, иммунотоксический и т.д.). Доза (концентрация) вещества, вызывающая любое, оцениваемое исследователем неблагоприятное действие, обозначается, как эффективная доза (ЕD).

Поскольку живым организмам свойственна внутривидовая изменчивость (в том числе проявляющаяся и неодинаковой чувствительностью к токсиканту), для характеристики смертельной, непереносимой, пороговой дозы (концентрации) используют специальные методы постановки эксперимента и оценки полученных результатов.