1.1: Що таке токсикологія?

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24802

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Що таке токсикологія?

Токсикологія традиційно визначається як «наука про отрути». З часом наше розуміння того, як різні агенти можуть завдати шкоди людині та іншим організмам, зросло, що призвело до більш описового визначення токсикології як «вивчення несприятливого впливу хімічних, фізичних або біологічних агентів на живі організми та екосистеми, включаючи запобігання та покращення таких несприятливих наслідків».

Фотографії чудовиська Гіла та змія Джерарака Ботропс Ці несприятливі наслідки можуть приймати різні форми, починаючи від негайної смерті до тонких змін, які не оцінюються до місяців або років по тому. Вони можуть виникати на різних рівнях в організмі, таких як орган, тип клітини або специфічний біохімічний. Наше розуміння того, як токсичні агенти пошкоджують організм, прогресувало разом з медичними знаннями. Тепер ми знаємо, що різні спостережувані зміни анатомічних або тілесних функцій насправді є наслідком раніше невизнаних змін у конкретних біохімічних речовин в організмі.

Ти знав?

Вивчення токсикології може виявитися зосередженим лише на отруєннях або катастрофах, але деякі токсичні хімічні речовини можуть мати позитивний вплив. Тваринні отрути, будь то від бджіл, ос, змій чи монстрів Гіла, складаються з сотень хімічних речовин, які вивчаються як методи лікування захворювань людини.

Наприклад, ексантід, препарат, отриманий із слини монстра Гіла, був схвалений для застосування при діабеті 2 типу. Каптоприл, який використовується для лікування гіпертонії та серцевої недостатності, був розроблений з досліджень хімічного брадикінін-потенціюючого фактора (БПФ) в отруті південноамериканської змії Bothrops jararaca. Меліттен, який походить від отрути медоносних бджіл, досліджується на предмет його протипухлинних та протигрибкових властивостей.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Малюнок 1. Гіла монстр (зверху); Bothrops jararaca (знизу)
(Джерело зображення: Вікіпедія, адаптована під ліцензією GNU Free Documentation License - Оригінальні зображення)

Історія токсикології

Передісторія

Отруйні рослини і тварини були визнані і їх екстракти використовувалися для полювання або в бойових діях.

1500 ДО Н.Е.

Письмові записи свідчать про те, що болиголов, опій, стрілячі отрути та певні метали використовувалися для отруєння ворогів або для державних страт.

с. 1198

Згодом люди стали робити зв'язок між впливом певної речовини і хворобою або смертю.

У 1198 році Мойсей Маймонід написав, що може бути першим збірником праць з токсикології, Трактат про отрути та їх протиотрути.

Відродження і епоха Просвітництва

Почали формуватися певні фундаментальні токсикологічні поняття. Заслуговують на увагу дослідження Парацельса в 16 ^{столітті} та Орфіли в 19 ^{столітті}.

Парацельс (16 ^{століття})

Визначено, що конкретні хімічні речовини насправді відповідають за токсичність рослинної або тваринної отрути.

Задокументовано, що реакція організму на ці хімічні речовини залежала від отриманої дози.

Дослідження показали, що малі дози речовини можуть бути нешкідливими або корисними, тоді як більші дози можуть бути токсичними. Зараз це відоме як взаємозв'язок доза-відповідь, основна концепція в токсикології.

«Всі речовини є отрутами; немає жодної, яка не є отрутою. Правильна доза диференціює отруту і засіб».
- Парацельс

Орфіла, засновник токсикології (19 ^{століття})

Іспанського лікаря Орфілу часто називають основоположником токсикології.

Орфіла першою описала систематичну кореляцію між хімічними та біологічними властивостями отрут того часу.

Орфіла продемонструвала вплив отрут на конкретні органи, аналізуючи матеріали для розтину на предмет отрут і пов'язаних з ними пошкоджень тканин.

^ХХІ та ^ХХІ століття

Відзначено великими досягненнями в рівні розуміння токсикології.

Виявлено ДНК та різні біохімічні речовини, що підтримують функції організму.

Наш рівень знань про токсичну дію на органи і клітини розширився до молекулярного рівня.

Практично всі токсичні ефекти визнаються викликаними змінами специфічних клітинних молекул і біохімікатів.

Засіб або отрута?

Ксенобіотик - це загальний термін, який використовується для чужорідного речовини, що потрапляє в організм. Він походить від грецького терміна xeno, що означає «іноземець». Ксенобіотики можуть виробляти сприятливі ефекти (наприклад, фармацевтичні препарати) або вони можуть бути токсичними (наприклад, свинець).

Як Парацельс запропонував століття тому, доза диференціює, чи буде речовина засобом чи отрутою. Ксенобіотик в невеликих кількостях може бути нетоксичним і навіть корисним, але при збільшенні дози можуть виникнути токсичні і летальні ефекти.

На наступному зображенні наведено кілька прикладів, які ілюструють цю концепцію.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Малюнок 3. Приклади різних доз тієї ж речовини, як нетоксична або корисна, токсична та смертельна
(Джерело зображення: Адаптовано з T. Gossel та J. Bricker, ред.)