АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Влияние способа введения на токсичность зарина и атропина для лабораторных животных (По: С.А. Куценко, 2002)

Используются животные одного пола, возраста, веса, содержащие­ся на определенной диете, при необходимых условиях размещения, температуре, влажности и т.д. Исследования повторяют на нескольких видах лабораторных животных. После введения тестируемого химиче­ского соединения проводят наблюдения, определяя количество павших животных, как правило, за 14 суток.

Кривая «доза-летальность», как правило, аналогична по форме кривой распределения кумулятивной частоты эффекта для других зависимостей «доза-эффект». Для целей сравнения получаемых данных и статистической их обработки кривую преобразуют в форму линейной зависимости.

Токсичность по показателю «летальность», как правило, устанав­ливается по определенному уровню гибели животных в группе. Наибо­лее часто в качестве контрольного уровня используется 50% гибель жи­вотных, так как это соответствует медиане кривой распределения дозы, вокруг которой симметрично концентрируется большинство позитив­ных ответных реакций.

Концепция определения ЛД₅₀ веществ была впервые сформулиро­вана Trevan в 1927 году. С этого момента начинается становление ток­сикологии как настоящей науки, оперирующей количественными харак­теристиками исследуемого свойства (величина токсичности). В качестве других уровней смертности, подлежащих определению, могут быть вы­браны величины ЛД₅, ЛД₉₅, которые согласно законам статистики близ­ки соответственно к порогу и максимуму токсического действия и яв­ляются границами дозового интервала, в рамках которого, в основном, и реализуется эффект.

Как уже указывалось, важной характеристикой любой кривой «до­за-эффект» является еѐ крутизна. Так, если два вещества имеют стати­стически неразличимые значения величин ЛД₅₀ и одинаковую крутизну кривой токсичности «доза-эффект» (т.е. статистически неразличимые величины значений соответственно ЛД₁₆ и ЛД₈₄), они по показателю летальность эквитоксичны в широком диапазоне доз (вещества А и В на рис. 3). Однако вещества, имеющие близкие значения величин ЛД₅₀, но различную крутизну кривой токсичности, существенно отличаются по своим токсическим свойствам (вещество С на рис. 3).

Рис. 3. Зависимости «доза-эффект» токсикантов с близкими значениями величин ЛД₅₀, но различной крутизной наклона

Помимо летальных доз в экотоксикометрии также выделяют поро­говые дозы:

РСt₁₀ – при ингаляционном отравлении;

PD₁₀ (ПД₁₀) – при других видах воздействия, где индекс указывает появление признаков отравления.

По определению, порог вредного действия (Harmful effect threshold) – минимальная концентрация (доза) вещества в объекте ок­ружающей среды, при воздействии которой в организме (при конкрет­ных условиях поступления вещества и стандартной статистической группе животных) возникают изменения, выходящие за пределы физио­логических приспособительных реакций, или скрытая (временно ком­пенсированная) патология. Порог однократного действия обозначается символом Lim(ac), порог хронического действия – символом Lim(ch).

При оценке экотоксичности необходимо учитывать, что хотя прак­тически все вещества могут вызывать острые токсические эффекты, хроническая токсичность выявляется далеко не у каждого соединения. Косвенной величиной, указывающей на степень опасности вещества при его хроническом действии, является соотношение концентраций, вызывающих острые и хронические эффекты. Если это соотношение менее 10, вещество рассматривается как малоопасное при хроническом воздействии.

При оценке хронической экотоксичности вещества необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1. Определение коэффициента опасности является лишь самым первым шагом определения экотоксического потенциала вещества. В условиях лаборатории пороговые концентрации хронического действия токсикантов определяют, оценивая показатели летальности, роста, ре­продуктивных способностей группы. Изучение других последствий хронического действия веществ порой может привести к иным число­вым характеристикам.

2. Исследования токсичности проводят на животных, пригодных для содержания в условиях лаборатории. Получаемые при этом резуль­таты нельзя рассматривать как абсолютные. Токсиканты могут вызы­вать хронические эффекты у одних видов и не вызывать – у других.

3. Взаимодействие токсиканта с биотическими и абиотическими элементами окружающей среды может существенно сказаться на его токсичности в естественных условиях.

Популяционный характер зависимости «доза-эффект» (По: В.С. Безель и др., 1994). Экологическая токсикология оперирует обяза­тельным надорганизменным рангом показателей.

В популяции должна существовать некоторая критическая числен­ность особей, ниже которой ее существование в природных условиях

невозможно. Этой критической ситуации соответствует определенный процент «пораженных особей».

Проблема оценки диапазона действующих доз для биологических сис­тем различного ранга сложна и неразрывно связана с понятием норма.

Теория нормы применительно к биологическим системам разрабо­тана в настоящее время недостаточно.

В процессе эволюционного развития у растительных и животных организмов закреплена способность адекватно реагировать на измене­ния среды обитания, вызываемые изменением природно-климатических факторов. К воздействию антропогенных факторов, включая техноген­ное загрязнение, биологические системы различного ранга эволюцион-но не готовы. Их реакция на техногенный процесс носит неспецифиче­ский характер в рамках традиционных, эволюционно закрепленных ме­ханизмов компенсации. Лишь в этом случае адаптационные способно­сти могут быть превышены и параметры, характеризующие функциони­рование биологических систем, могут выйти за рамки допустимого.

Наиболее характерным показателем нормы биологических систем является способность таким образом изменять свои функциональные параметры в изменяющихся условиях существования, чтобы поддержи­вать систему в условиях оптимума. Иначе говоря, норма целого – это норма взаимодействия его частей в процессе адаптации системы к усло­виям существования.

Популяция как системы взаимосвязанных особей уже в силу ис­ходной разнокачественности ее отдельных эколого-функциональных группировок характеризуется разнообразием их ответа на любое внеш­нее воздействие. Существует своеобразный резерв наследственно за­крепленной внутривидовой изменчивости, который, с одной стороны, проявляется в широком спектре отдельных субпопуляционных группи­ровок на техногенное загрязнение среды, с другой – обусловлен наличи­ем специфических популяционных механизмов компенсации неблаго­приятных изменений структуры и функции популяции, вызванных за­грязнением. Этот резерв является необходимой компонентой нормы реакции популяции на техногенное загрязнение среды.

В связи с изложенным популяционный характер зависимости «до­за-эффект» должен учитывать следующие обстоятельства.

1. Количественная оценка «дозы» предполагает учет меры токси­ческого воздействия, отражающей не просто средние уровни токсиче­ских веществ в объектах внешней среды, а специфику популяции как гетерогенного объекта, элементы которого испытывают токсическое воздействие различной интенсивности. Например, это может быть об­щее содержание или поток токсикантов, подразделенный на отдельные компоненты, соответствующие структуре популяции.

2. Аналогичным образом оценка эффекта должна включать неко­торые интегральные показатели состояния популяции, непосредственно контролирующие стабильность ее структуры и функции. Например, показатели плодовитости или плодоношения, выживаемости, продук­тивности, занимаемой площади или численности и т.д.

3. При оценке эффектов надорганизменного уровня необходимо исходить из первичных проявлений токсичности на молекулярном, тка­невом, клеточном и организменном уровнях.

4. Большая, чем для других систем, роль факторов внешней среды в реализации эффектов популяционного уровня. Например, влияние рН среды при воздействии загрязнения на сообщества водных организмов.

Анализ большого фактического материала убеждает, что наблю­даемые проявления токсичности при воздействии практически всех тех­ногенных загрязнителей однозначно коррелируют с накоплением этих веществ в отдельных компонентах биоты.

Таким образом, техногенные вещества, загрязняющие природные
экосистемы, включаются в биологический круговорот за счет жизнедея­
тельности популяций растений и животных. При этом популяции, буду­
чи системами взаимосвязанных гетеротрофных группировок особей,
модифицируют эти потоки в соответствии с их эколого-

функциональной спецификой, определяя тем самым разнородность на­капливаемых уровней токсикантов и ответных реакций на воздействие.

Например, мы отловили всех животных одного вида на некотором загрязненном участке. Уровни загрязняющих веществ у этих животных могут существенно отличаться. Подобные различия обусловлены не­сколькими причинами.

Прежде всего, это могут быть различия в интенсивности обменных процессов у отдельных особей или их принадлежность к различным эколого-функциональным группировкам в популяции (половозрелые и неполовозрелые особи, сеголетки и перезимовавшие и т.п.). Возможно присутствие в выборке животных, мигрирующих с менее загрязненных участков.

В любом случае наряду с большинством животных, характеризую­щихся некоторыми средними уровнями загрязнителей, всегда будут присутствовать в выборке особи с максимальными и минимальными содержаниями токсикантов.

Естественно, что мера токсического воздействия, то, что понимает­ся в качестве дозы, не может характеризоваться некоторыми средними значениями содержания токсических элементов в биоте. Такая мера должна отражать изменчивость обменных процессов отдельных орга­низмов, приводящих к вариабельности накапливаемых ими уровней токсикантов в однородных группировках, а также учитывать разнокаче-ственность по этому показателю отдельных субпопуляционных групп.

Распределение уровней токсических элементов среди животных в выборке может быть математически выражено одним из законов стати­стического распределения.

В качестве популяционной меры токсического воздействия следует рассматривать некоторую интегральную функцию ƒ(x), описывающую статистическое распределение содержаний токсических элементов в организмах, составляющих популяцию или определенную популяцион-ную выборку (спектр концентраций). Здесь x – содержание вещества во внутренних средах организма (например концентрация тяжелых метал­лов в крови). Вводимый показатель является популяционной характери­стикой. С одной стороны, он отражает специфику накопления токсиче­ских веществ на организменном уровне, ее обусловленность индивиду­альной генетико-функциональной изменчивостью метаболических про­цессов и энергетических потребностей организмов, принадлежащих однородным популяционным группировкам. С другой – этот показатель не является простой суммой уровней загрязненности.

Изменяющиеся условия существования природных популяций, включая влияние техногенного загрязнения, прямо отражаются на оби­лии или численности отдельных эколого-функциональных групп (се­зонных, пространственных, половых, возрастных и т.д.). Это определяет вклад каждой внутрипопуляционной группы в общее распределение уровней токсических элементов в популяциях и позволяет рассматри­вать такие распределения в качестве меры токсического воздействия.

Статистическое распределение концентраций токсических веществ в тканях или организмах в целом несимметрично (не может быть описано законом нормального распределения). В экологической токсикологии в качестве аргументации зависимости «доза-эффект» следует рассматривать спектр концентраций токсических веществ в популяционной выборке, опи­сываемой логнормальным законом распределения.

Переход к популяционной форме зависимости «доза-эффект» предполагает рассмотрение функции «распределение содержаний ток­сических элементов в организмах, составляющих популяцию», – доля в ней «пораженных» особей.

Сложность перехода к анализу дозовых зависимостей экологиче­ских систем надорганизменного уровня связана с практической нереа­лизуемостью активных экспериментов с дозируемыми нагрузками на природные биогеоценозы. Другая трудность связана с неопределенно­стью дозы токсической нагрузки в реальной ситуации. Выбросы реаль­ных источников загрязнения, как правило, многокомпонентны, и не все­гда удается выделить один или два ведущих токсиканта. Наконец, тре­тья трудность анализа зависимостей «доза-эффект» на уровне экосистем связана со значительно большей пространственно-временной вариа­бельностью параметров по сравнению с другими уровнями организа­ции. Она определяется как естественной мозаичностью экологических

факторов, так и пространственной неоднородностью распределения до­зы токсической нагрузки.

Дата добавления: 2015-02-05 | Просмотры: 854 | Нарушение авторских прав