Файл: УМКД-Токс.химия-2012-2013-рус.docx

Молекулярными мишенями воздействия ионных или атомных форм металлов служат:

• гемсодержащие белки и ферменты:

• системы пероксидного и свободнорадикального окисления липидов и белков;

• системы антиоксидантной зашиты;

• ферменты транспорта электронов и синтеза АТФ;

• белки клеточных мембран и ионные каналы мембран.

Факторы, влияющие на токсичность металлов:

• способность токсиканта конкурентно взаимодействовать с эссенцнальными элементами;

• способность к образованию металл-белковых комплексов с различными кинетическими и

термодинамическими характеристиками;

• возможность длительного воздействия на структуру-мишень:

• наличие различных химических форм металла;

• состояние иммунного статуса организма.

Токсические эффекты металлов обусловлены несколькими механизмами действия.

Рис. 1. Распределение металлических ядов после поступления в организм.

Литература

5. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

6. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

7. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. -М.,"Медицина", 1994. –189с.

8. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.

Контрольные вопросы

5. Общая характеристика группы веществ.

6. Токсичность. Вопросы токсикокинетики.

7. Физико-химические свойства и механизмы токсичности.

8. Вопросы токсикокинетики «металлических ядов»:

4. всасывание,

5. распределение,

6. выведение.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Тема 2 – Основные сведения о микроэлементах. Важнейшие эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы. Токсичные микроэлементы. Содержание микроэлементов в организме человека в норме в различные периоды жизни.

Цель: Ознакомление студентов с содержанием микроэлементов в организме человека, а также с понятием токсичности микроэлементов.

Задачи обучения: дать студентам знания о микроэлементах в организме человека.

Форма проведения: групповое обсуждение с презентацией.

Задания по теме: презентация по теме

3. Основные сведения о микроэлементах.

4. Токсичные микроэлементы.

Раздаточный материал

В организме человека в настоящее время обнаружен 81 элемент Пе­риодической системы элементов Д.И. Менделеева. Элементы-органогены (С, Н, О, N, P, S), основные компоненты тка­ней организма, по массе составляют 97,4%. Их содержание в организме, как и содержание ионов Са²+, Mg²⁺, Na⁺, Сl, превышает 10^-2 %. Это макроэлементы. Содержание микроэлементов в различных органах и тканях организ­ма колеблется на уровне 10^-5—10^-2%. Если содержание элемента в орга­низме ниже 10^-5% , он относится к ультрамикроэлементам. К необходимым (эссенциалъным, незаменимым) микроэлементам отно­сятся металлы d-блока Периодической системы элементов: медь, цинк, железо, кобальт, молибден, марганец. Эти биогенные элементы называ­ют металлами жизни, или жизненно необходимыми микроэлементами. Жизненно необходимые элементы присутствуют в организме чело­века в постоянных концентрациях (химический гомеостаз), снижение их содержания изменяет элементный профиль в целом и приводит к по­явлению характерных симптомов недостаточности. Некоторые металлы (V, Ni, Сг) присутствуют в организме в микро- или ультрамикроколичествах, но их биологическая роль до конца не вы­яснена, поэтому их называют условно необходимыми.

---

Рис. 1. Распределение металлов в окружающей среде.

Организм — динамическая полилигандная и полиметаллическая система, для функциони­рования которой необходимо поддержание металлолигандного гомеостаза (МЛГ).

Рис. 2. Элементы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, обнаруженные в организме человека и/или используемые в качестве лекарственных средств.

Литература

5. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

6. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

7. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. -М.,"Медицина", 1994. –189с.

8. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.

Контрольные вопросы

7. Основные сведения о микроэлементах.

8. Важнейшие эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы.

9. Токсичные микроэлементы.

10. Содержание микроэлементов в организме человека в норме в различные периоды жизни.

11. Вопросы токсикокинетики. Механизмы токсичности

12. Факторы, влияющие на токсичность металлов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Тема 3 – Вопросы аналитической диагностики острых и хронических металлотоксикозов в медицинской, судебно-медицинской и фармацевтической деятельности.

Цель: Ознакомление студентов с группой веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией их свойствами и механизмами токсичности.

Задачи обучения: научить студентов методам изолирования «металлических ядов» из биологических объектов.

Форма проведения: групповое обсуждение вопросов по теме с презентацией.

Задания по теме: презентация по теме.

5. Загрязнение окружающей среды, актуальность

6. Критерии для оценки клинической ценности лабораторных тестов.

Раздаточный материал

Аналитическая диагностика профессиональных и экологически зависимых заболеваний, вызванных действием металлов и металлосодержащих соединений

Загрязнение окружающей среды способствует возникновению профессиональных, профес­сионально обусловленных и экологически зависимых заболеваний. Актуальность определения токсичных химических веществ в биологических средах возрастает по мере ухудшения эколо­гической ситуации. Интенсивное развитие промышленности привело к серьезному загрязне­нию производственной и окружающей человека среды токсичными веществами, которые могут поступать в организм человека с продуктами питания, вдыхаемым воздухом и водой. Внедрение в промышленность новых токсичных веществ на фоне ухудшения экологической обстановки, особенно в условиях аварийных ситуаций, требует использования экспрессных и надежных методов определения токсикантов в биосубстратах человека. Несмотря на то, что профессиональные заболевания встречаются реже, чем другие болезни, социальное значение их велико, так как они поражают значительное число лиц трудоспособного возраста, нередко протекают тяжело и являются причиной потери трудоспособности. В нашей стране уровень профзаболеваний остается высоким, однако преобладают стертые формы течения болезни.

---

Раннее выявление признаков воздействия на организм человека неблагоприятных факторов окружающей среды связано с повышением чувствительности и селективности валидных мето­дов оценки уровня токсикантов в корректных диагностических биосубстратах. Такие методы широко применяются в различных странах мира и являются частью системы наблюдений за показателями состояния здоровья населения, выбранными в качестве индикаторов для оцен­ки воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды. Достоверность лабораторных результатов обеспечивается выполнением комплекса организационных мероприятий и соблю­дением принципов GLP, надлежащей лабораторной практики (НАП).

Обязатель­ной составной частью определения являются межлабораторный контроль и интеркаллибровка (интеркаллибрация) результатов лабораторных исследований, использование стандартных образцов, соблюдение единого протокола по отбору, транспортировке, подготовке и анализу образцов диагностических биосубстратов.

Разработка критериев, позволяющих объективно диагностировать профессиональную пато­логию в преморбидный период, оценивать течение профессиональных и экологически зависи­мых заболеваний, эффективность лечебных мероприятий, в первую очередь связана с приро­дой токсиканта и особенностями (механизмами) его токсического действия.

В табл. 1 приведены некоторые токсиканты, под воздействием которых могут возникнуть профзаболевания.

Определение токсикантов в биосубстратах используют в качестве биомаркеров экспозиции (воздействия). При диагностике профессиональ­ных заболеваний невозможно ограничиться определением только биомаркеров экспозиции. На практике наблюдают случаи, когда при повышенном содержании токсиканта в биосредах человек практически здоров (или симптомы болезни не диагносцируются имеющимися у врача методами?!) и наоборот, например не учитывается синдром повышенной химической чувстви­тельности, обусловленный генетическими особенностями конкретного человека.

Во всех развитых странах в профпатологии особое внимание уделяется донозологической диагностике и генетической экспертизе для выявления синдрома повышенной химической чувствительности.

Кроме количественных показателей биомаркеров экспозиции необходимо иметь объектив­ную информацию о степени выраженности эффекта. Для этого проводят определение тех ха­рактерных изменений на молекулярном и клеточном уровнях, которые вызваны поступлением токсиканта в организм.

Таблица 1. Токсиканты, вызывающие профзаболевания

Интерпретация результатов обследования пациента — как диагноз профессионально обус­ловленного или экологически зависимого заболевания — возможна (согласно действующему законодательству РФ) лишь в том случае, если установлена связь произошедших изменений в организме с концентрацией токсиканта, определенной в биосубстратах больного.

---

Выбор того или иного диагностического биосубстрата в отечественных гигиенических ис­следованиях часто обусловливается аналитическими возможностями лаборатории и простотой взятия пробы биологического образца.

Для оценки клинической ценности лабораторных тестов приняты следующие критерии: диагностическая информативность, диагностическая чувствительность, патогномичность и диагностическая специфичность метода определения.

Информацию о диагностической ценности лабораторного теста получают в результате изу­чения зависимостей доза—эффект, доза—ответ, выраженность воздействия — эффект и выра­женность воздействия — ответ в эксперименте на животных. Результаты, полученные при об­следовании рабочих, контактирующих с токсикантом в производственных условиях, являются наиболее ценными. В качестве дозы используют концентрацию токсиканта в биологическом материале, для оценки эффекта или ответа применяют наблюдаемые специалистами измене­ния, происходящие в организме при контакте человека с фактором токсичности. Для уста­новления ранних изменений используют лабораторные иммунологические, биохимические, гематологические и другие показатели.

Литература

5. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

6. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

7. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. -М.,"Медицина", 1994. –189с.

8. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.

Контрольные вопросы

7. Аналитическая диагностика профессиональных и экологически зависимых заболеваний, вызванных действием металлов и металлосодержащих соединений

8. Раннее выявление признаков воздействия на организм человека неблагоприятных факторов окружающей среды

9. Обеспечение достоверность лабораторных результатов

10. Обязатель­ная составная часть диагностики - межлабораторный контроль и интеркаллибровка, значение.

11. Токсиканты, под воздействием которых могут возникнуть профзаболевания.

12. Диагностика профессиональ­ных заболеваний.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Тема 4 – Атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектроскопии в химико-токсикологическом анализе «металлических ядов» в минерализатах органов и биожидкостей.

Цель: Ознакомление студентов с современными методами химико-токсикологического анализа - атомно-абсорбционным и атомно-эмиссионной спектроскопии «металлических ядов» в минерализатах органов и биожидкостей.

Задачи обучения: научить студентов методам атомно-абсорбционной и атомно-эмиссионной спектроскопии «металлических ядов».

Форма проведения: групповое обсуждение с презентацией.

---

Задания по теме презентация по теме

3. Атомно-абсорбционный метод анализа «металлических ядов» в минерализатах органов и биожидкостей.

4. Атомно-эмиссионной спектроскопий анализ.

.

Раздаточный материал

Атомная спектрометрия и ядерные методы в элементном анализе токсикантов.

Обобщенная схема возникновения аналитических сигналов в методах атомной спектромет­рии, обусловленных осуществлением соответствующих строго определенных энергетических переходов, приведена на рис. 1. Сначала воздействием высоких температур вещество пре­вращают в атомный пар. т.е. превращают в свободные атомы соответствующих химических элементов. Этот процесс называют атомизацией.

Далее при столкновении с частицами плазмы* (атомы, ионы, радикалы, электроны, находя­щиеся во всех энергетических состояниях) атомы переходят в возбужденное состояние. Один из электронов, находящийся на основном уровне, переходит в возбужденное состояние — на другой уровень, которому соответствует большая энергия.

Это состояние неустойчиво, поэтому через очень малое время (~10^-9 с) атом возвращается в исходное состояние: электрон вновь переходит на основной уровень, испуская квант энергии, отвечающий разности энергий на двух уровнях. Это можно записать в виде формулы Планка:

где h — постоянная Планка: v и λ- частота и длина волны спектральной линии, отвечающей данному электронному переходу в соответствующей спектральной области. Линии, для ко­торых переход заканчивается на основном уровне, обычно наиболее интенсивные и чувствительные. Их часто называют резонансными. Так возбуждаются эмиссионные спектры атомов в атомно-эмиссионном методе и фотометрии пламени.

В атомно-абсорбционном анализе вещество также подвергают атомизации. но таким образом, что воз­буждения атомов не происходит. В этом состоянии, которое называют атомным паром, атомы способ­ны поглощать кванты проходящего через него ре­зонансного излучения. В результате интенсивность излучения уменьшается и ее можно измерить. По­глощая свой «родной» квант, атом переходит в воз­бужденное состояние и далее в основное, однако здесь соответствующая энергия деградирует в коле­бательную форму — в тепло.

Индивидуальность линейчатых атомных спект­ров всецело определяется строением внешней элек­тронной оболочки атомов и ее заполнением элект­ронами. В теории принято характеризовать энергию электрона на каждом уровне с помощью аппарата квантовых чисел и соответствующей символики. Это позволяет описывать электронные переходы, приводящие к возникновению спектров. В методах атомной спектрометрии могут осущест­вляться только электронные переходы с изменением орбитального квантового числа. Соот­ветствующий переход иногда обозначают термином «оптический электрон».

---