Токсичность - Toxicity

"Токсичный" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Токсичный (значения).
Для альбома System of a Down см. Токсичность (альбом).
Токсичность
Череп и скрещенные кости.svg
В череп и кости это общий символ токсичности.

Токсичность степень, в которой химическая субстанция или конкретный смесь веществ может повредить организм.[1] Токсичность может относиться к воздействию на весь организм, например, животное, бактерия, или завод, а также влияние на субструктуру организма, такую ​​как ячейка (цитотоксичность ) или такой орган, как печень (гепатотоксичность ). В дальнейшем слово может быть метафорически используется для описания токсического воздействия на более крупные и сложные группы, такие как семья единица или общество в целом. Иногда это слово более или менее синонимично с отравление в повседневном использовании.

Центральная концепция токсикология в том, что эффекты токсикант находятся доза -зависимый; даже воды может привести к водная интоксикация при приеме в слишком высокой дозе, тогда как даже для очень токсичных веществ, таких как Змеиный яд существует доза, ниже которой не обнаруживается токсического действия. Учитывая ограничения этого доза-реакция концепция, роман Индекс токсичности лекарств (DTI) было предложено недавно.[2] DTI переопределяет токсичность лекарств, идентифицирует гепатотоксические препараты, дает механистическое понимание, прогнозирует клинические исходы и имеет потенциал в качестве инструмента скрининга. Токсичность зависит от вида, что затрудняет межвидовой анализ. Новее парадигмы и показатели развиваются, чтобы обойти тестирование животных, сохраняя при этом концепцию конечных точек токсичности.[3]

Типы

Обычно существует четыре типа токсичных веществ; химические, биологические, физические и радиационные:

  • Химическая токсиканты включают неорганический такие вещества, как, вести, Меркурий, плавиковая кислота, и хлор газ и органические соединения такие как метиловый спирт, большинство лекарств и токсины. Хотя некоторые слабо радиоактивный вещества, такие как уран, находятся также химические токсиканты, более радиоактивные материалы, такие как радий нет, их вредное воздействие (радиационное отравление ) вызвано ионизирующее излучение производится веществом, а не химическим взаимодействием с самим веществом.
  • Микроорганизмы и паразиты, вызывающие заболевания, токсичны в широком смысле, но обычно их называют патогены а не токсиканты. Биологическую токсичность патогенов может быть трудно измерить, потому что «пороговая доза» может относиться к отдельному организму. Теоретически один вирус, бактерия или червь может воспроизводиться, чтобы вызвать серьезный инфекция. Однако в хосте с неповрежденным иммунная система внутренняя токсичность организма уравновешивается способностью хозяина сопротивляться; тогда эффективная токсичность - это комбинация обеих частей отношения. В некоторых случаях, например, холера, болезнь в основном вызывается неживым веществом, выделяемым организмом, а не самим организмом. Такие неживые биологические токсиканты обычно называют токсины если произведено микроорганизмом, растением или грибком, и яды если произведено животным.
  • Физические токсиканты - это вещества, которые в силу своей физической природы мешают биологическим процессам. Примеры включают уголь пыль, асбест волокна или мелкоизмельченные диоксид кремния, все из которых в конечном итоге может быть смертельным при вдыхании. Коррозионные химические вещества обладают физической токсичностью, потому что они разрушают ткани, но они не являются непосредственно ядовитыми, если они не вмешиваются напрямую в биологическую активность. Вода может действовать как физический токсикант, если ее принимать в очень высоких дозах, потому что концентрация жизненно важных ионов резко снижается, если в организме слишком много воды. Удушающие газы можно считать физическими токсикантами, потому что они действуют, вытесняя кислород в окружающей среде, но являются инертными, а не химически токсичными газами.
  • Как уже упоминалось, радиация может оказывать токсическое действие на организмы.[4]

Измерение

Токсичность можно измерить по его воздействию на цель (организм, орган, ткань или клетку). Поскольку индивидуумы обычно имеют разные уровни ответа на одну и ту же дозу токсичного вещества, часто используется мера токсичности на уровне популяции, которая связывает вероятности исхода для данного индивидуума в популяции. Одной из таких мер является LD50. Когда таких данных нет, оценки производятся путем сравнения с известными аналогичными токсичными веществами или с аналогичным воздействием на аналогичные организмы. Потом, "факторы безопасности "добавлены для учета неопределенностей в данных и процессах оценки. Например, если доза токсичного вещества безопасна для лабораторной крысы, можно предположить, что одна десятая этой дозы будет безопасной для человека, с учетом фактора безопасности 10, чтобы учесть межвидовые различия между двумя млекопитающими; если данные взяты по рыбе, можно использовать коэффициент 100 для учета большей разницы между двумя классами хордовых (рыб и млекопитающих). Аналогичным образом может использоваться дополнительный коэффициент защиты для лиц, которые считаются более восприимчивыми к токсическим эффектам, например, при беременности или при определенных заболеваниях. Или недавно синтезированному и ранее не изученному химическому веществу, которое, как полагают, очень похоже на действие другого соединения, может быть назначен дополнительный фактор защиты 10 к учитывать возможные различия в эффектах, которые, вероятно, намного меньше. Очевидно, что этот подход очень приблизительный; но такие факторы защиты намеренно очень консервативны, и метод ha Было обнаружено, что они полезны в самых разных приложениях.

Оценка всех аспектов токсичности канцерогенных агентов связана с дополнительными проблемами, поскольку неясно, существует ли минимальная эффективная доза для канцерогены, или риск слишком мал, чтобы его можно было увидеть. Кроме того, вполне возможно, что одна клетка, трансформированная в раковую, - это все, что нужно для достижения полного эффекта (теория «одного удара»).

Токсичность химических смесей определить сложнее, чем чистого химического вещества, потому что каждый компонент проявляет свою собственную токсичность, и компоненты могут взаимодействовать, вызывая усиление или ослабление эффектов. Общие смеси включают бензин, сигаретный дым, и промышленные отходы. Еще более сложными являются ситуации с более чем одним типом токсичных веществ, например, выбросы из неисправной станции очистки сточных вод, содержащие как химические, так и биологические агенты.

Доклинические испытания на токсичность для различных биологических систем выявляют токсические эффекты исследуемого продукта в зависимости от вида, органа и дозы. Токсичность веществ можно наблюдать путем (а) изучения случайного воздействия вещества (б) исследований in vitro с использованием клеток / клеточных линий (в) воздействия in vivo на экспериментальных животных. Тесты на токсичность в основном используются для изучения конкретных побочных эффектов или конкретных конечных точек, таких как рак, кардиотоксичность и раздражение кожи / глаз. Тестирование на токсичность также помогает рассчитать дозу уровня отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (NOAEL) и полезно для клинических исследований.[5]

Классификация

В Международный пиктограмма для токсичных химикатов.

Для надлежащего регулирования и обращения с веществами необходимо, чтобы они были должным образом классифицированы и маркированы. Классификация определяется утвержденными методами тестирования или расчетами и определяет пороговые уровни, установленные правительствами и учеными (например, уровни отсутствия наблюдаемых побочных эффектов, пороговые значения, и допустимая суточная доза уровней). Пестициды привести пример хорошо зарекомендовавшего себя класс токсичности системы и этикетки токсичности. Хотя в настоящее время во многих странах действуют разные правила в отношении типов тестов, количества тестов и пороговых уровней, реализация Согласованная на глобальном уровне система[6][7] начал объединять эти страны.

Глобальная классификация включает три области: физические опасности (взрывы и пиротехника),[8] Опасности для здоровья[9] и экологические опасности.[10]

Опасности для здоровья

Типы токсичности, при которых вещества могут вызвать летальный исход для всего тела, смертельный исход для отдельных органов, серьезные / незначительные повреждения или вызвать рак. Это общепринятые определения токсичности.[9] Все, что не подпадает под определение, не может быть классифицировано как токсикант данного типа.

Острая токсичность

Основная статья: Острая токсичность
Смотрите также: Смертельная доза

Под острой токсичностью понимают летальные эффекты при пероральном, кожном или ингаляционном воздействии. Он разделен на пять категорий серьезности: Категория 1 требует наименьшего количества воздействия, чтобы быть летальным, а Категория 5 требует, чтобы наибольшее воздействие было летальным. В таблице ниже показаны верхние пределы для каждой категории.

Способ примененияКатегория 1Категория 2Категория 3Категория 4Категория 5
Устный: LD50 измеряется в мг / кг массы тела7503002 0005 000
Кожный: LD50 измеряется в мг / кг массы тела502001 0002 0005 000
Вдыхание газа: LC50 измеряется в ppmV1005002 50020 000Неопределенный
Вдыхание паров: LC50 измеряется в мг / л0.52.01020Неопределенный
Вдыхание пыли и тумана: LC50 измеряется в мг / л0.050.51.05.0Неопределенный

Примечание. Ожидается, что неопределенные значения будут примерно эквивалентны значениям категории 5 для перорального и кожного введения.[нужна цитата ]

Другие способы воздействия и степень тяжести

Патч-тест

Разъедание и раздражение кожи определяется через кожу патч-тест анализ. Это исследует серьезность нанесенного ущерба; когда он возник и как долго остается; обратимо ли оно и сколько испытуемых были затронуты.

Разъедание кожи из вещества должно проникать через эпидермис в дерму в течение четырех часов после нанесения и не должно устранять повреждения в течение 14 дней. Раздражение кожи показывает повреждения менее серьезные, чем коррозия, если: повреждение произошло в течение 72 часов после нанесения; или в течение трех дней подряд после подачи заявки в течение 14-дневного периода; или причины воспаление который длится 14 дней у двух испытуемых. Легкое раздражение кожи представляет собой незначительное повреждение (менее серьезное, чем раздражение) в течение 72 часов после нанесения или в течение трех дней подряд после нанесения.

Серьезный глаз повреждение включает повреждение тканей или ухудшение зрения, которое полностью не меняется за 21 день. Раздражение глаз включает изменения в глазах, которые полностью исчезают в течение 21 дня.

Другие категории

  • Респираторные сенсибилизаторы вызывают гиперчувствительность дыхания при вдыхании вещества.
  • Вещество, которое является сенсибилизатором кожи, вызывает аллергический ответ от кожного применения.
  • Канцерогены вызвать рак или увеличить вероятность возникновения рака.
  • Нейротоксичность представляет собой форму токсичности, при которой биологический, химический или физический агент оказывает неблагоприятное воздействие на структуру или функцию центральный и / или периферическая нервная система. Это происходит при воздействии вещества, в частности, нейротоксин или нейротоксикант - изменяет нормальную деятельность нервной системы таким образом, чтобы вызвать необратимое или обратимое повреждение нервная ткань.
  • Репродуктивно токсичные вещества оказывают неблагоприятное воздействие на половую функцию или плодородие либо родителю, либо потомству.
  • Токсины для конкретных органов-мишеней повреждают только определенные органы.
  • Опасность при вдыхании - твердые или жидкие вещества, которые могут вызвать повреждение при вдыхании.

Опасности для окружающей среды

Опасность для окружающей среды может быть определена как любое условие, процесс или состояние, отрицательно влияющие на окружающую среду. Эти опасности могут быть физическими или химическими и присутствовать в воздухе, воде и / или почве. Эти условия могут нанести серьезный вред людям и другим организмам в экосистеме.

Общие виды опасностей для окружающей среды

  • вода: моющие средства, удобрения, неочищенные сточные воды, лекарства, отпускаемые по рецепту, пестициды, гербициды, тяжелые металлы, ПХД.
  • Почва: тяжелые металлы, гербициды, пестициды, ПХД
  • Воздуха: твердые частицы, оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, асбест, приземный озон, свинец (из авиационного топлива, горнодобывающей промышленности и промышленных процессов)[11]

EPA ведет список приоритетных загрязнителей для тестирования и регулирования.[12]

Профессиональные опасности

Работники разных профессий могут подвергаться большему риску нескольких видов токсичности, включая нейротоксичность.[13] Выражение «Безумный как шляпник» и «Безумный шляпник» из книги Алиса в стране чудес происходят из известной профессиональной токсичности шляпники кто использовал токсичный химикат для контроля формы шляп. Воздействие химических веществ на рабочем месте может потребоваться для оценки специалистами по промышленной гигиене.[14]

Опасности для малого бизнеса
Опасности, связанные с медицинскими отходами и утилизацией по рецепту
Опасности в искусстве

Опасности в искусстве были проблемой для художников на протяжении веков, хотя токсичность их инструментов, методов и материалов не всегда понималась должным образом. Свинец и кадмий, среди других токсичных элементов, часто включались в названия масляных красок и пигментов художников, например, «свинцово-белый» и «красный кадмий».

Художники-граверы 20-го века и другие художники начали осознавать токсичные вещества, токсичные методы и токсичные пары в клеях, материалах для рисования, пигментах и ​​растворителях, многие из которых в маркировке не указывали на их токсичность. Примером было использование ксилол для чистки шелкография. Художники начали замечать опасность вдыхания средств и растворителей для рисования, таких как скипидар. Зная о токсичных веществах в студиях и мастерских, в 1998 году гравер Кейт Ховард опубликовано Нетоксичная печать глубокой печати в котором подробно описаны двенадцать инновационных Глубокой печати -типовые техники гравюры, включая фото травление, цифровое изображение, акрил -резистентные методы ручного травления и внедрение нового метода нетоксичный литография.[15]

Картирование экологических опасностей

Существует множество инструментов для картирования состояния окружающей среды. TOXMAP Географическая информационная система (ГИС) от Отдела специализированных информационных услуг[16] из Национальная медицинская библиотека США (NLM), который использует карты Соединенных Штатов, чтобы помочь пользователям визуально исследовать данные из Агентство по охране окружающей среды США (EPA) Инвентаризация выбросов токсичных веществ и Суперфонд программы. TOXMAP - это ресурс, финансируемый федеральным правительством США. Информация TOXMAP о химических веществах и состоянии окружающей среды взята из сети токсикологических данных NLM (TOXNET).[17] и PubMed, и из других авторитетных источников.

Водная токсичность

Водная токсичность испытуемые ключевые индикаторные виды рыбы или ракообразные до определенных концентраций вещества в окружающей среде для определения уровня летальности. Рыбы подвергаются воздействию в течение 96 часов, а ракообразные - в течение 48 часов. Хотя GHS не определяет токсичность выше 100 мг / л, EPA в настоящее время классифицирует водную токсичность как «практически нетоксичную» в концентрациях выше 100 ppm.[18]

ВоздействиеКатегория 1Категория 2Категория 3
Острый≤ 1,0 мг / л≤ 10 мг / л≤ 100 мг / л
Хронический≤ 1,0 мг / л≤ 10 мг / л≤ 100 мг / л

Примечание. Категория 4 установлена ​​для хронического воздействия, но просто содержит любое токсичное вещество, которое в основном нерастворимо, или не имеет данных об острой токсичности.

Факторы, влияющие на токсичность

Токсичность вещества может зависеть от многих различных факторов, таких как путь введения (наносится ли токсикант на кожу, проглатывается, вдыхается, вводится инъекцией), время воздействия (кратковременное или долгосрочное), количество воздействия (разовая доза или несколько доз с течением времени), физической формы токсиканта (твердое, жидкое, газообразное), генетического состава человека, общего состояния здоровья человека и многих других. Сюда включены несколько терминов, используемых для описания этих факторов.

Острое воздействие
Однократное воздействие токсичного вещества, которое может привести к серьезному биологическому ущербу или смерти; острое воздействие обычно характеризуется продолжительностью не более одного дня.
Хроническое воздействие
Непрерывное воздействие токсичного вещества в течение длительного периода времени, часто измеряемого месяцами или годами; это может вызвать необратимые побочные эффекты.

Этимология

«Токсичный» и подобные слова происходят от Греческий τοξον Toxon ("лук "), ссылка на использование отравленные стрелы как оружие. Этот корень был выбран потому, что транслитерация 'ιον ион, обычный Классический греческий слово, означающее «яд», недостаточно отличалось от английского слова «ион, "образовано от похожего, но не связанного с этим греческого корня. Буквальное значение корня токсо- отражается в таких биологические имена так как Toxodon («зубастый»).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Определение ТОКСИЧНОСТИ».
  2. ^ Диксит, Вайбхав (2019). «Простая модель для решения сложной проблемы токсичности лекарств». Токсикологические исследования. 8 (2): 157–171. Дои:10.1039 / C8TX00261D. ЧВК  6417485. PMID  30997019.
  3. ^ «Конечные точки токсичности и тесты». AltTox.org. Архивировано из оригинал 1 октября 2018 г.. Получено 25 февраля 2012.
  4. ^ Мацумура Й., Анантасвами Х.Н. (март 2004 г.). «Токсическое действие ультрафиолета на кожу». Токсикология и прикладная фармакология. 195 (3): 298–308. Дои:10.1016 / j.taap.2003.08.019. PMID  15020192.
  5. ^ Парасураман С. Токсикологический скрининг. J Pharmacol Pharmacother [серийный номер в Интернете] 2011 [процитировано 12 октября 2013 г.]; 2: 74-9. Доступна с: http://www.jpharmacol.com/text.asp?2011/2/2/74/81895
  6. ^ «О СГС - Транспорт - ЕЭК ООН».
  7. ^ EPA, OCSPP, OPP, США (2015-08-25). «Этикетки на пестициды и СГС: сравнение и образцы».CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  8. ^ «Транспорт - Транспорт - ЕЭК ООН» (PDF).
  9. ^ а б «Транспорт - Транспорт - ЕЭК ООН» (PDF).
  10. ^ «Транспорт - Транспорт - ЕЭК ООН» (PDF).
  11. ^ «Основная информация о загрязнении воздуха свинцом». EPA. Агентство по охране окружающей среды, 17 марта 2017 г. Web. Бобье, Джефф и Барри Д. Нуссбаум. «Энциклопедия количественного анализа и оценки рисков». Вайли. N.p., 15 сентября 2008 г. Интернет. «Критерии загрязнителей воздуха». EPA. Агентство по охране окружающей среды, 2 марта 2017 г. Web. «Список приоритетных загрязнителей Агентства по охране окружающей среды США». Экологическая наука о питьевой воде (2005): 243–45. EPA, 2014. Интернет «Какие типы экологических опасностей?» Ссылка. Издание IAC, n.d. Web.
  12. ^ https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdf
  13. ^ Экологическая нейротоксикология. Национальный исследовательский совет (США). Комитет по нейротоксикологии и моделям оценки риска. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press. 1992 г. ISBN  0-585-14379-X. OCLC  44957274.CS1 maint: другие (ссылка на сайт)
  14. ^ «Критерии гигиены окружающей среды: оценка риска нейротоксичности для здоровья человека: принципы и подходы». Программа ООН по окружающей среде, Международная организация труда и Всемирная организация здравоохранения, Женева. 2001 г.
  15. ^ Кейт Ховард; и другие. (1988). Нетоксичная печать глубокой печати / Кит Ховард; предисловие Мононо Россол. нападающий Монона Россол; взносы Элизабет Дав. Гранд-Прери, Альберта: ресурсы для печати. ISBN  978-0-9683541-0-0.
  16. ^ «Надежная информация по естественнонаучному образованию, химии, токсикологии, гигиене окружающей среды, ВИЧ / СПИДу, готовности к стихийным бедствиям / чрезвычайным ситуациям и реагированию на них, а также по работе с меньшинствами и другими конкретными группами населения».
  17. ^ «ТОКСНЕТ».
  18. ^ EPA: Оценка экологического риска

внешняя ссылка

Классификация