Свойства токсиканта, определяющие его токсичность
Ежедневно на организм человека воздействует от сорока до семидесяти тысяч различных веществ и соединений. Именно поэтому наука токсикология занимает весомое место в повседневной жизни. Благодаря развитию токсикологии современная медицина позволяет изучать новые и современные методы борьбы с ядами, совершенствовать безопасность и охрану человеческого здоровья.
У любого токсиканта, как у химического элемента, если определенный набор свойств, которые и определяют степень его токсичности, механизм действия, эффект и рецептор.
На степень токсичности влияют следующе показатели:
- Быстрота достижения рецептора, с которым взаимодействует токсикант
- Характер процесса взаимодействия
- Сложность выведения из организма и легкость проникновения, а также быстрота действия
- Размер токсической дозы или токсодозы
- Значимость рецепторов, с которыми взаимодействует токсикант, для поддержания процессов жизнедеятельности всего организма
Во-первых, следует обратить внимание на агрегатное состояние токсиканта. Любое вещество может быть в твердом, жидком или газообразном состоянии, каждое из которых придает токсиканту те или иные характеристики. Прежде всего, агрегатное состояние влияет на механизм проникновения токсиканта во внутреннюю среду организма, скорость проникновения и скорость усвоения. Газообразные вещества, как правило, быстрее других вещества проникают в организм через дыхательные пути, легкие. Жидкие вещества способны проникнуть в организм через желудочно-кишечный тракт или через кожные покровы.
Во-вторых, важную роль играет соотношение растворимости в жирах и липидах к растворимости в воде. Этот показатель называется коэффициент «масло-вода», он отражает способность накапливаться в жирорастворимых соединениях – липидах, или в водорастворимых соединениях – плазме крови, клеточных жидкостях. От растворимости токсиканта в той или иной среде также зависит его способность преодолевать определенные барьеры в самом организме.
В-третьих, значение имеет размер молекулы токсиканта, который напрямую влияет на такие токсикокинетические процессы, как диффузия и фильтрация. Из-за больших размеров молекулы, эти процессы могут быть затруднены или протекать медленно. Размер тесно связан со способностью токсиканта проникать во внутренние среды организма, преодолевая естественные барьеры. Газообразные небольшие молекулы проникают в организм практически мгновенно через легкие, желудочно-кишечный тракт или кожу (например, угарный газ), в то время как крупные молекулы могут проникнуть в организм в течение нескольких часов. Высокомолекулярные соединения не могу проходить через барьеры организма, либо делают это затрудненно. Однако липофильные соединения справляются с этим гораздо легче, даже невзирая на размер молекулы.
Стоит также отметить, что увеличение массы молекулы пропорционально количеству возможных изомеров и механизма их воздействия. Низкомолекулярные токсиканты, как правило, имеют неспецифический механизм воздействия, причем одинаковый на все типы органических структур. Высокомолекулярные соединения способствуют увеличению числа токсикантов, схожих по массе и составу, но имеющих совершенно различные механизмы действия и эффекты.
В токсикологии химическая формула не несет в себе особой информации, касающейся свойства токсиканта. Тем не менее, изучение химических свойств ядов и их взаимосвязь со строением включает в себя обязательное представление о геометрии химического вещества. Множество токсических веществ и ядов, обладающих повышенной степенью токсичности, являются изомерами.
Многие другие физико-химические свойства оказывают первостепенное значение на степень токсичности веществ. Помимо агрегатного состояния, важным является растворимость веществ в воде, в липидах. Растворимость – необходимая способность веществ при проникновении в организм. Попасть во внутреннюю среду можно посредством клеточных жидкостей, плазмы крови – для чего необходима растворимость в воде. Растворимость в жирах и липидах играет важную роль при транспортировке и проникновении крупных молекул. Вещества с высокой растворимостью в липидах крайне трудно поддаются выведению из организма. Однако самыми эффективными являются токсиканты с молекулами средней растворимости, одинаково хорошо растворяющиеся в водной среде и в липидах.
Действия токсиканта на биологический рецептор можно представить как простую химическую реакцию с определенным набором веществ. Поэтому на эти процессы распространяются те же самые законы, что и при обыкновенных химических реакциях. Между токсикантом и рецептором образуется химическая связь, от прочности и характера которой и зависит трудность выведения яда и восстановление рецептором своих исходных свойств.
Огромное количество веществ, окружающих человека, делает их изучение токсикологией крайне необходимым. Благодаря токсикологии медицина может развиваться и постоянно совершенствовать методы охраны здоровья человека.
