Главная » Финансы » Влияние химического фактора на здоровье человека кратко. Влияние химических факторов на здоровье человека

Влияние химического фактора на здоровье человека кратко. Влияние химических факторов на здоровье человека

В настоящее время известно около семи миллионов химических веществ и соединений, из которых 60 тысяч находят применение в деятельности человека. На международном рынке в последнее время ежегодно появляется от 500 до 1000 новых химических соединений и смесей. Химические загрязнения помимо их "производителя" - человека - оказывают негативные воздействия на растительный и животный мир, материалы, строения и конструкции, произведения искусства и исторические памятники.

Химические вещества по негативным последствиям их воздействия на человека имеют следующую классификацию:

общетоксические (ядовитые) - вызывающие отравление всего организма (оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и другие);

раздражающие - вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, оксиды азота, озон, ацетон и другие);

сенсибилизирующие - действующие как аллергены (формальдегид, растворители и лаки на основе нитро - и нитрозосоединений и другие);

канцерогенные - вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, оксиды хрома, асбест и другие);

мутагенные - приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и другие);

влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и другие).

Ряд вредных веществ (в основном пыли) оказывают на организм человека преимущественно фиброгенное действие, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и оседая в легких, практически не попадая в круг кровообращения вследствие плохой растворимости в биологических средах (в крови, лимфе).

В организм человека химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Среди химических веществ, представляющих опасность для человека, условно выделяют отдельные группы, получившие специфические названия, например, ксенобиотики, вредные вещества, тяжелые металлы, ядохимикаты, пыли, сильнодействующие ядовитые вещества и другие.

Ксенобиотиками , то есть чуждыми жизни (от "ксенос" - чужой и "био" - жизнь) называют вещества искусственного происхождения, которые наносят вред естественной среде обитания и человеку. Как правило, искусственно созданные химические соединения, предметы, различные отходы обладают особыми свойствами, не совместимыми с экологическими системами и характеристиками самого человека. Они имеют конечный срок полезного использования, разлагаются очень медленно, загрязняют атмосферу, гидросферу, почву, непосредственно или косвенно оказывают отрицательное влияние на людей и все живое.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как непосредственно в процессе контакта с веществом, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные; 2-й - вещества высоко опасные; 3-й - вещества умеренно опасные; 4-й - вещества мало опасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от нормы и показателей, указанных в табл. 1.

Отравления протекают в острой и хронической формах. Острые отравления характеризуются кратковременностью действия токсичных веществ; возникают при поступлении в организм вредного вещества в относительно больших количествах - при высоких концентрациях в воздухе, воде, почве или продуктах питания, ошибочном приеме внутрь, сильном загрязнении кожных покровов.

Таблица 1 - Установление класса опасности вредных веществ

Наименование показателя	Нормы для класса опасности

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных в-в в воздухе рабочей зоны,
Средняя смертельная дота при введении в желудок, мг/кг
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/кг				Более 50000
	Ртуть, свинец, уран, фосфор	Бензол, йод, хлор, оксиды серная кислота, марганец, медь, никель. сероводород	Вольфрам, молибден, оксиды цинка, кремния, серы, кварцитовая	углерода, угольная

Термины, приведенные в таблице, имеют следующие определения.

Средняя смертельная доза при введении в желудок: доза вещества, вызывающая гибель 50 животных при однократном введении в желудок.

Средняя смертельная концентрация в воздухе: концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух-четырехчасовом ингаляционным воздействии.

Смертельная доза при нанесении на кожу: доза, вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Коэффициент возможности ингаляционного отравления: отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 200 С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном поступлении яда в организм в относительно небольших количествах. Отравления развиваются вследствие накопления массы вредного вещества в организме (материальной кумуляции) или вызываемых в организме нарушений (функциональная кумуляция). Хронические отравления органов дыхания могут быть следствием перенесенной однократной или нескольких повторных острых интоксикаций.

Тяжелые металлы . Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью во внешней среде, растворимостью в воде, сорбцией почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. К тяжелым металлам относятся химические элементы с относительной плотность более 6. Таких элементов более 40. Число наиболее опасных тяжелых металлов с учетом их токсичности, стойкости и способности накапливаться во внешней среде, а также масштабов распространения, значительно меньше. Это - ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгон металлов и пылевидные частицы) и в жидком виде (технологические сточные воды). Рассеивание металлов может происходить на сотни и тысячи километров, приобретая межконтинентальные масштабы, особенно при сжигании минерального топлива и выбросах в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургии, обжиге цементного сырья и т.п.). Значительная часть полезных компонентов рудных ископаемых рассеивается при транспортировке, обогащении, сортировке. Миграция (подвижность) элементов зависит от летучести или растворимости соединений, температуры, кислотно-щелочного равновесия и других факторов. Установлено, что процесс накапливания тяжелых металлов в почве идет быстрее, чем их удаление. Период полуудаления из почвы цинка составляет 500 лет, кадмия - 1100 лет, меди - 1500 лет, свинца - несколько тысяч лет.

Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Они являются факторами повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Тяжелые металлы особенно опасны ввиду своей способности к биоаккумуляции.

Биоаккумуляция заключается в том, что малые дозы, получаемые в течение длительного времени, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью. Тяжелые металлы, как простые химические элементы, невозможно разрушить в результате химических процессов, которые протекают в нашем организме.

Кроме того, тяжелые металлы прочно связываются с белками и поэтому не выводятся из организма с мочой. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тысяч раз больше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

В начале 1970-х годов произошел трагический эпизод, известный как болезнь Минаматы, продемонстрировавший возможность биоаккумуляции ртути и др. тяжелых металлов Болезнь носит название маленького рыбацкого поселка в Японии. В середине 1950-х годов в Минамате у кошек стали замечать судороги, за которыми следовал частичный паралич, а затем - кома и смерть. Сначала думали, что страдают только кошки, особого значения этому не придавали. Однако, когда такие же симптомы стали проявляться у людей, беспокойство быстро возросло. Кроме того, стали замечаться случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. Со временем специалисты установили причину: острое ртутное отравление. Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадавшую в залив, где рыбачили жители Минаматы. Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали бактерии, а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. Кошки пострадали в первую очередь, потому что питались исключительно остатками рыбы. К тому времени, когда ситуация была взята под контроль, погибли около 50 человек, еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы. До сих пор о трагедии напоминают уродливые тела и умственная отсталость жителей Минаматы.

Ядохимикаты . Человек создал много химических препаратов, преследуя свои хозяйственные и иные цели. Многочисленную группу ядохимикатов представляют пестициды.

Ставшая уже классикой история ДДТ, широко применявшегося в 1950-е годы, иллюстрирует существующую угрозу.

В 1938 г. швейцарский химик Пауль Мюллер натолкнулся на дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), синтезированный за полвека до этого.

ДДТ оказался чрезвычайно токсичным для насекомых, и, казалось, относительно безвредным для человека и животных. Производить его было совсем не дорого. Он обладал широким спектром действия, т.е. использовался против многих видов вредителей и был очень стоек, т.е. с трудом разрушался в окружающей среде и обеспечивал продолжительную защиту. Это свойство давало дополнительную экономию, т.к. отпадала необходимость в дополнительных затратах труда и материала на неоднократные обработки.

ДДТ был настолько эффективен, что снижение численности вредителей во многих случаях привело к резкому росту урожаев. В сельском хозяйстве смогли отказаться от более трудоемких методов борьбы, в частности от севооборота и уничтожения остатков, смогли выращивать менее устойчивые, но более урожайные сорта, распространить некоторые культуры в новые климатические зоны, где ранее они были бы погублены насекомыми.

Кроме того, ДДТ оказался эффективным в борьбе против насекомых, переносящих инфекции. Например, во время второй мировой войны военные использовали его против вшей, переносящих сыпной тиф, и результате эта война стала первой, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от ранений.

Всемирная организация здравоохранения при ООН распространяла ДДТ в тропических странах для борьбы с комарами и достигла заметного сокращения смертности от малярии. Достоинства ДДТ казались столь выдающимися, что в 1948 году Мюллер получил за свое открытие Нобелевскую премию.

Однако в 1950-60 годы орнитологи заменили катастрофическое сокращение популяций многих видов птиц, соответствующих вершине пищевых цепей. Рыбоядные птицы, например, белоголовый орлан и скопа, так пострадали, что возникла угроза их полного исчезновения. Исследования показали, что проблема связана с размножением: яйца разбивались в гнезде до вылупления птенцов. Оказывается, скорлупа этих яиц содержала высокие концентрации ДДТ. ДДТ влияет на обмен кальция, а в результате птицы откладывают яйца с тонкой скорлупой. Дальнейшие исследования показали, что птицы получали высокие дозы ДДТ в процессе биоконцентрирования в пищевых цепях. На рыбоядных птиц он влияет сильнее всего, так как огромные количества ДДТ стекают в водоемы, где в длинных пищевых цепях происходит его многоступенчатое биоконцентрирование.

ДДТ накапливается в жировых отложениях человека и практически всех остальных животных, включая арктических тюленей и антарктических пингвинов. Период полураспада ДДТ - 20 лет.

Гербициды (от "hеrbа" - трава) - химические вещества из группы пестицидов, предназначенные для избирательного уничтожения нежелательной, главным образом, сорной растительности. Применение гербицидов заменяет прополку сорняков. Многие из них, попадая в почву и водоемы, оказывают токсическое действие и могут вызывать гибель животных, растений, людей. Использование гербицидов во многих странах регламентировано законом.

Дефолианты (от "fоlium" - лист) - химические вещества (диоксин, бутифос и т.д.), предназначенные для провоцирования искусственного опадания листвы растений (например, для облегчения механизированной уборки хлопка). Без строжайшего соблюдения доз и мер предосторожности дефолианты представляют серьезную опасность для человека и животных.

Зооциды - химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных, преимущественно позвоночных, животных-грызунов, в частности, мышей и крыс, а также птиц, сорной рыбы и других.

Инсектициды (от "insесtum" - насекомые) - пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (с точки зрения человека) в хозяйствах и природных сообществах насекомыми.

Фунгициды (от "fungus" - гриб) - химические вещества, предназначенные для борьбы с грибами-возбудителями болезней, разрушающими древесные конструкции и повреждающими хранящиеся материальные ценности.

Детергенты (от "dеiеrgео" - стираю) - химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющего средства или эмульгатора. Детергенты - широко распространенные и опасные для человека, животных и растений, химические загрязнители воды, водоемов, почв.

Пыль. Появление механических примесей - пыли - в атмосфере связано с выделением различными природными или техногенными источниками тонкодисперсных частиц отложений или разрушенных материалов органического и неорганического происхождения.

Частицы пыли могут иметь пластинчатую, нитевидную и зернистую формы.

По среднему размеру частиц (диаметру) различают пыль:

макроскопическую (более 10 мкм), выпадающую из неподвижного воздуха с возрастающей скоростью;

микроскопическую (0,25-10 мкм), оседающую с постоянной скоростью;

ультрамикроскопическую (0,01-0,25 мкм), не оседающую в результате броуновского движения;

субмикроскопическую (менее 0,01 мкм).

Время падения частиц пыли в неподвижном воздухе с высоты 1 м и зависимости от размера изменяется от 2,2 мин (более 10 мкм) до 3,5 ч (I мкм) и 46 ч (0,2 мкм).

Наиболее вредной для организма человека является пыль размером 0,2 - 5 мкм. Пыль меньшего размера может удаляться из легких вместе с выдыхаемым воздухом, большего (до 12 мкм) - задерживаться в верхних дыхательных путях.

Вредное воздействие пыль оказывает на органы дыхания, пищеварения, кожные покровы, слизистые оболочки и глаза в форме соответственно пневмокониозов, отравлений и опухолей, дерматитов и экзем, конъюнктивитов. Ядовитые пыли (свинец, цинк, мышьяк и другие) действуют преимущественно на органы пищеварения, слизистые оболочки и глаза, неядовитые - засоряют верхние дыхательные пути, вызывают бронхиты, гнойничковые заболевания кожи. Наиболее частыми являются заболевания бронхитом и пневмокониозы.

Бронхиты возникают при задержке крупных частиц (более 5 мкм) в верхних дыхательных путях, пневмокониозы - заболевания органов дыхания с изменением ткани - возникают в результате действия пыли размером частиц менее 5 мкм. В зависимости от химического состава пыли могут развиваться различные виды пневмокониозов: силикоз (SiО2), силикатоз (Si02 в комплексе с другими веществами), асбестоз и т.п.

Сильнодействующие ядовитые вещества . Специалисты в области военного дела и гражданской обороны выделяют особую группу веществ - сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). СДЯВ - это образующиеся и больших количествах в промышленности, на транспорте, па складах, при военных действиях химические соединения, способные при авариях переходить в атмосферу и вызывать массовое поражение (отравление) людей и животных, а также заражать окружающую среду.

Особенностями СДЯВ являются:

способность по направлению ветра переноситься на большие расстояния, в результате чего вызывать массовые поражение людей;

объемность действия, то есть способность зараженного воздуха проникать в негерметизированные помещения;

большое разнообразие СДЯВ, что создает трудности в создании средств индивидуальной защиты;

способность многих СДЯВ оказывать не только непосредственное действие, но и заражать людей посредством воды, продуктов, окружающих предметов.

Объекты экономики, при авариях или разрушениях которых могуч произойти массовые поражения людей, животных и растений СДЯВ, относят к химически опасным объектам. На территории России число таких объектов превышает 3000. Особую опасность представляет железнодорожный транспорт, испытывающий наибольшую нагрузку при транспортировке СДЯВ.

Облако СДЯВ, передвигаясь по ветру, создает зону заражения.

Зона заражения - это территория непосредственного воздействия СДЯВ, а также местность, в пределах которой распространилось облако СДЯВ с поражающей концентрацией. Масштабы (глубина и площадь) зависят от величины аварийного выброса, физико-химических и токсических свойств вещества, метеоусловий (температура воздуха, скорость ветра, степень вертикальной устойчивости воздуха), характера местности (рельеф, растительность, застройка) и т.п. Внешние границы определяются по пороговой ингаляционной токсодозе, вызывающей начальные симптомы поражения. Важнейшей характеристикой опасности СДЯВ является относительная плотность их паров (газов). Если плотность пара какого-либо вещества меньше 1,0 (легче воздуха), он будет быстро рассеиваться, Большую опасность представляют СДЯВ, относительная плотность паров которых больше 1 - они дольше удерживаются у поверхности земли, накапливаются в различных углублениях местности, их воздействие на людей и окружающую среду является более продолжительным и опасным.

Совокупное воздействие факторов среды на человека

В природно-техногенной среде редко встречается изолированное действие вредных факторов, обычно человек подвергается совокупному их воздействию. При этом различают сочетанное, комбинированное и комплексное воздействия.

1. Под сочетанным действием понимают действие неблагоприятных факторов разной природы (физических, химических, биологических).

2. Под комбинированным действием понимают влияние факторов одной природы, чаще всего химических веществ. Комбинированное действие - это одновременное или последовательное действие на организм нескольких токсикантов при одном и том же пути поступления.

Различают несколько типов комбинированного действия в зависимости от эффектов токсичности:

Аддитивное действие - это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для веществ однонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется.

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме больше аддитивного. Потенцирование отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления ртутью и некоторыми другими промышленными ядами.

При антагонистическом действии компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого. Эффект комбинированного действия меньше аддитивного.

При независимом действии комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого токсиканта в отдельности, при этом преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Комбинации веществ с независимым действием встречаются достаточно часто, например бензол и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли.

3. Под комплексным воздействием понимается влияние ядов, поступающих в организм одновременно, но разными путями

Ядовитые вещества проникают в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожный покров. При дыхании они поступают в легкие, вместе с пищей — в желудок. При попадании на кожу яды могут оказывать местное воздействие.

Изучением влияния химических веществ на организм занимается наука токсикология, которая классифицирует химически вредные вещества по токсическому эффекту воздействия на человека и опасности.

По токсическому вредному эффекту химические вещества подразделяются на:

Общетоксические (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода). Эти вещества вызывают расстройство нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы;

Раздражающие (органические красители, антибиотики). Эти вещества повышают чувствительность организма к заболеваниям;

Канцерогенные (бенз(а)пирен, асбест, нитроазосоединения). Они вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. При этом процесс заболевания может быть отдален от момента воздействия химических веществ на годы и даже десятилетия;

Мутагенные (этиленамин, оксид этилена, хлорированные углеводороды, соединения свинца, ртути и др.). Воздействие этих веществ обнаруживается в отдаленном периоде жизни. При воздействии на половые клетки мутагенное влияние сказывается на здоровье последующих поколений. Наиболее часто встречающиеся вещества, влияющие на репродуктивную функцию, — это борная кислота и аммиак. Они вызывают возникновение врожденных пороков развития. Кроме того, воздействие мутагенных веществ проявляется в преждевременном старении организма, повышении общей заболеваемости, развитии злокачественных новообразований.

Токсичное действие химических веществ определяется не только свойствами, но и количеством вещества, попавшего в организм (дозой). Например, большое значение имеет концентрация химических веществ в воздухе рабочей зоны, от которой доза зависит непосредственно.

Негативное воздействие вредных веществ начинается с определенной их концентрации в организме (порога). Повторное воздействие вещества даже при меньшей его концентрации обычно вызывает больший эффект, чем предыдущее. Повышающуюся чувствительность организма к веществу называют сенсибилизацией. Возникающие при этом чужеродные для человека белковые молекулы, формирующие антитела, могут вызвать развитие аллергических реакций.

В токсикологии используются показатели степени токсичности (опасности вещества): средняя смертельная концентрация при вдыхании, введении в желудок или попадании на кожу. Показатели степени токсичности легли в основу разработки нормативов ПДК.

По классам опасности для человека вредные вещества подразделяются на 4 класса (табл. 3.1). К четвертому классу относятся наиболее опасные вещества.

Таблица 3.1. Предельно допустимая концентрация и класс опасности некоторых химически вредных веществ, наиболее часто встречающихся в рабочей среде на железнодорожном транспорте

У рабочих, связанных с выгрузкой сыпучих химических грузов, очисткой и промывкой вагонов из-под остатков химических грузов, дегазацией, при нарушении правил охраны труда могут возникать хронические бронхиты, пневмонии, пневмосклероз, болезни сердца, костно-мышечного аппарата, желудочно-кишечного тракта и неврозы. Обоняние у этих работников, как правило, снижено.

Опасность влияния окружающей среды на организм человека состоит в ее негативном воздействии, как на здоровье отдельных индивидов, так и на приспособленность популяции в целом. В связи с этим особую актуальность приобретает оценка влияния факторов окружающей среды на здоровье населения (Худолей, Мизгирев, 1996).

Ускоренные темпы развития химической и нефтехимической промышленности в Республике Башкортостан и непродуманная концентрация производств в отдельных районах привели к бесконтрольному загрязнению производственной и окружающей среды химическими веществами, обладающими различными токсическими действиями. Республике Башкортостан принадлежит исключительное место в Европе по концентрации экологически неблагоприятных производств, что приводит к значительному осложнению экологической обстановки (Мустафина, Хуснутдинова, 2001).

Среди отраслей хозяйства, определяющих экономическое развитие республики одно из ведущих мест принадлежит нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (Бакиров, Шагарова, 1999). Условия труда рабочих этих производств характеризуются воздействием на организм комплекса неблагоприятных факторов производственной среды при превалировании химического (Чурмаитаева, 2003). При этом производственные условия являются факторами высокого риска. развития профессиональных заболеваний (Тарасова, 1998; Бакиров, 1999; Измсров, 2001), а оздоровление и разработка безопасных условий труда работающих является важнейшей проблемой экологии и медицины труда. При действии на организм производственных факторов развивается рекация, считающаяся неспецифической и напрвленная на сохранение биохимического и физиологического гомеостаза человека. Выраженность ответных реакций оргнаизма проявляющиеся в усилении деятельности адаптационных механизмов в ответ на стрессовую ситуацию определяется не только силой и продолжительностью воздействия, но и зависит от генетических особенностей организма.

Известно, что профессиональные заболевания при одних и тех же условиях труда и продолжительности стажа возникают не у всех работающих (Кузьмина, 2001; Измеров, 2001). Развитие заболевания определяется не только повреждающим действием химических веществ, но и особенностями организма. Разные индивидуумы могут сохранять устойчивость или обнаруживать повышенную чувствительность к поступающим в организм токсичным веществам (Lennard et at, 1983).

Среди профессиональных заболеваний рабочих нефтехимических предприятий токсический гепатит относят к числу наиболее распространенных (Измеров, 1997; Артамонова, Шаталов, 1996), в связи с чем, профилактика заболеваний гепато-билиарной системы у лиц, подвергающихся воздействию производственных гепатотропных веществ, является важной медицинской, социальной и экономической задачей.

Печень - это первый орган, стоящий на пути ксенобиотика, попавшего во внутреннюю среду организма. Этим объясняется ее высокая чувствительность к химическим соединениям. Кроме того, печень - это основной орган, ответственный за метаболизм чужеродных вещсстз. Поскольку процессы биотрансформации нередко сопряжены с образованием высоко реакционно-способных промежуточных продуктов и инициацией свободно-радикальных процессов при воздействии химических токсикантов весьма вероятно повреждение печени и развития токсического гепатита (Зимин с соавт., 2001).

Однако биоактивация не всегда сопровождается повреждением органа, поскольку одновременно с этими процессами в организме осуществляется детоксикация и репарация. Интенсивность этих процессов может быть достаточной для компенсации ущерба, связанного с образованием реактивных метаболитов. Тем не менее, при попадании высоких доз токсиканта или при повышенной индивидуальной чувствительности организма защитные механизмы могут оказаться несостоятельными, что и приведет к развитию токсического процесса (Шерлок, Дули, 1999; Куценко, 2002).

В основе токсического действия промышленных веществ лежит повреждение клеток, сопровождающееся их функциональными, либо структурно-функциональными изменениями. Разнообразие формирующихся при этом эффектов со стороны организма обусловлено сложностью организации клеток, многообразием клеточных форм, составляющих организм. Особенности структуры и функции отдельных клеток, формирующих различные органы и ткани, настолько существенны, что чувствительность различных клеток к токсикантам может отличаться в тысячи раз. С точки зрения- патогенеза токсических гепатитов механизмы действия токсических веществ могут быть обусловлены рядом моментов (Шерлок, Дули, 1999):

1) нарушением экстра- и интрагепатоцитарного транспорта токсических веществ;

2) нарушением биотрансформации токсических веществ в гепатоцитах;

3) физико-химическим нарушением макромолекул мембран гепатоцитов, мембран органелл;

4) угнетением синтеза белков или активности ферментов.

Согласно данным литературы токсиканты, поступающие в организм человека в процессе биотрансформации инициируют в гепатоцитах генерацию свободных радикалов, активных форм кислорода (Афанасьева, Спицын, 1990; Куценко, 2002). Продукты метаболизма активируют окисление липидов, вызывают физико-химическую деструкцию белков и нуклеиновых кислот. В итоге наблюдаются функциональные нарушения, проявляющиеся стсатозом и некрозом клеток печени. Большинство гепатотоксикантов вызывают повреждение печени путем прямого взаимодействия со структурами клеток. В основе их действия лежит образование химических связей между веществом или продуктами его метаболизма с макромолекулами клетки, сопровождающееся нарушением их физиологических свойств. Изменения со стороны печени у лиц, подвергшихся воздействию токсиканта, могут быть трудно диагностируемыми. В таких случаях патологию можно выявить только с помощью специальных методов диагностики. Например, повышение активности в плазме крови таких энзимов, как аланиниаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (ACT) свидетельствует о нарушении целостности гепатоцитов и является надежным индикатором острых поражений печени. Однако активность АЛТ и AGT в большей степени отражает состояние проницаемости мембран гепатоцитов, чем функциональное состояние органа. Повышение, уровня энзимов в крови, как правило, свидетельствует, о некрозе печеночной ткани (Иванова с соав., 1995). К числу наиболее распространенных тестов, позволяющих выявить холестатическое действие веществ, также можно отнести определение билирубина в плазме крови (прямого и непрямого) (Шерлок, Дули, 1999).

Кроме того, существуют различные химические факторы, влияющие на гепатотоксичность веществ, главным образом, модифицирующих способность печени метаболнзировать ксенобиотики. Результат этой модификации определяется тем, образуются ли в ходе биопревращения ксенобиотика токсичные продукты, а также усиливает или угнетает данный фактор интенсивность, метаболизма. В частности индукторы микросомальных ферментов, активируя цитохром Р450-зависимые оксидазы, могут способствовать усиленному образованию токсичных продуктов биоактивации гепатотоксичных ксенобиотиков (Куценко, 2002), к таким индукторам относят окись этилена, полихлорированные бифенилы и многие промышленные вещества.

Показано, что у небольшой части людей вещества, не проявляющие свойства гепатотоксикантов в эксперименте, тем не менее, вызывают поражения печени (Куценко, 2002). Объяснение этому можно найти учитывая генетически детерминированные особенности метаболизма ксенобиотиков, что является причиной повышенной чувствительности организма к токсическому веществу (Ревазова, 2001).

Как правило, при действии негативных факторов малой интенсивности на начальных стадиях отсутвуют внешние видимые клинические измениения. Они становятся явными «? далеко зашедших случаях, трудно поодаюшихся коррекции и лечению. В последние годы развитие медицины характеризуется возрастающим использованием генетических методов исследования. Однако методический подход к изучению роли генетического фактора при профессиональных заболеваниях и, в частности, гепато-билиарной системы разработан недостаточно. Успешное решение данной проблемы позволит разработать новые эффективные методы ранней диагностики профессиональных заболеваний, обеспечит способы профилактики организма (Нафикова, 2000).

Наибольшее число загрязнителей среды обитания имеют химическую природу. По данным ВОЗ, человек контактирует с 60 тысячами химических веществ, количество которых ежегодно пополняется 200–1 000 новыми. Химические загрязнители могут вызывать острые отравления и хронические болезни (токсикологическое действие), а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие на организм. Значение этих терминов будет раскрыто в последующих разделах пособия.

Общей чертой воздействия химических факторов на организм человека является снижение иммунитета, поэтому длительное контактирование с химическими загрязнителями сопровождается снижением устойчивости организма к инфекционным заболеваниям, ростом аллергических заболеваний, увеличивается число часто болеющих детей. Химические вещества способны образовывать комплексные соединения с белками, азотом, серосодержащими фрагментами аминокислот, а также с витаминами и гормонами, блокируя их действие.

Вся биота, микроорганизмы, растения, животные и люди в той или иной степени отравлены промышленными ядами. Установлено, например, что скелет современного американца содержит свинца в 1000 раз больше, чем кости аборигенов в середине первого тысячелетия. В молоке женщин многих стран обнаружены следы пестицида ДДТ. Пестициды – это соединения, используемые для защиты растений от вредителей и болезней. Волосы, ногти и молочные зубы детей в промышленных районах Земли содержат свинец, кадмий, а иногда и следы радионуклида 90 Sr. В большинстве случаев это так называемое “досимптомное” отравление. Однако всё чаще возникают ситуации, когда обнаруживаются более или менее ясные симптомы специфических патологий, обусловленных хроническим действием малых концентраций техногенных поллютантов, что тесно связано с постепенным накоплением вредных веществ в организме.

По опасности для здоровья первое и второе места занимают пестициды и тяжёлые металлы. Тяжёлые металлы получили своё название благодаря высоким значениям атомной массы. В небольших количествах они необходимы для жизнедеятельности человека: медь, цинк, марганец, железо, кобальт, молибден и др. Существует около 20 металлов, которые не нужны для функционирования организма. Наиболее опасные из них: ртуть, свинец, кадмий, мышьяк. Увеличение их содержания выше нормы вызывает токсический эффект. Таблица 6

Воздействие тяжёлых металлов на организм человека

Тяжёлый металл	Смертельная	Основные реакции организма на повышенное содержание	Вызываемоезаболевание
		Поражает систему кроветворения, нервную систему, печень, почки. Вызывает слабость, малокровие, кишечные колики, нервные и неврологические расстройства, нарушение психомоторики	“Сатурнизм”
		Накапливается в печени и почках, приводя к нарушению обмена веществ и выделительной функции, нарушению органов чувств и поведения	Болезнь Минамата
		Хроническое действие малых доз соединений мышьяка способствует возникновению рака лёгких и кожи. Признаки острого отравления: металлический вкус во рту, рвота, сильные боли в животе, развитие сердечно-сосудистой и почечной недостаточности, судороги.
		Вытесняет кальций и замещает цинк в составе биомолекул, накапливается в почках и печени. Вызывает сочетание острого нефрита и размягчения и деформации костей. У детей - нейропатии, энцефалопатии и нарушения речи.	Болезнь “итай-итай”

Необходимо помнить, что любое токсическое вещество при определенных условиях или в больших концентрациях может стать канцерогенным (способным вызывать образование злокачественных опухолей).

Лекция 7.

К природным химическим факторам относятся:

химический состав литосферы:

химический состав гидросферы;

химический состав атмосферы,

химический состав пищи.

Химический состав литосферы, атмосферы и гидросферы зависит от природного состава + выброс химических веществ в результате геологических процессов (например, примеси сероводорода в результате извержения вулкана) и жизнедеятельности живых организмов (например, примеси фитонцидов, эфирных масел) + выброс/использование химических веществ в результате антропогенной деятельности.

Действие химических факторов на организм человека может быть обусловлено: 1. избытком или недостатком содержания естественных химических элементов в окружающей среде (природные микроэлементозы); 2.избытком содержания естественных химических элементов в окружающей среде, связанным с деятельностью человека (антропогенное загрязнение), 3.присутствием в окружающей среде, а также в продуктах питания несвойственных им химических соединений и элементов (ксенобиотиков) вследствие антропогенного загрязнения, использование медикаментов, использование в быту (квартира, мебель, посуда, моющие средства и т.д.).

Антропогенные химические факторы : хозяйственно-бытовые отходы, промышленные отходы, синтетические материалы, используемые в быту, сельском хозяйстве и промышленном производстве, продукты фармацевтической промышленности, пищевые добавки.

Классификация химических факторов по происхождению:

1.Продукты полного и частичного сгорания органического топлива (угля, природного газа, нефтепродуктов, древесины), а также простые продукты окисления - токсические радикалы кислорода и перекиси, окислы азота, сернистый газ, окислы углерода;

2 .Продукты химической промышленности – бензол, фенол, ксилол, аммиак, формальдегид, отходы производства пластмасс, резиновой, лакокрасочной индустрии, нефтеперерабатывающей промышленности;

3.Продукты бытовой и сельскохозяйственной химии: пестициды, детергенты (моющие средства), синтетические ткани и краски, органические растворители для химической чистки, добавки, применяемые для консервации, придания органолептических свойств пищевым продуктам и косметическим средствам;

4. Тяжёлые металлы, поступающие в биосферу при сгорании органического топлива или с заводов, выплавляющих эти металлы из руд;

5. Неорганическая пыль (силикаты, асбест, частицы углерода);

6. Биологические поллютанты, растительные аллергены, бактериальные токсины;

7. Радионуклиды.

Классификация химических факторов по степени токсичности :

1. Малотоксичные соединения (аммиак, нафталин, этиловый спирт, бензин, окись углерода, бутан, нитраты);

2. Умеренно токсичные (уксусная и некоторые другие органические кислоты, спиты метиловый, бутиловый, пропиловый, табак, этилен, пыль;

3.Соединения повышенной токсичности (мышьяк, стронций, цинк, фенол, хлор, сероводород и сероуглерод, цианиды и др.);

4. Высоко токсические соединения (кадмий, ртуть, свинец и их соединения, полициклические хлорированные, ароматические углеводороды, токсические радикалы кислорода, серы, азота).

Химические факторы подразделяются на экзогенные и эндогенные.

Научно-технический процесс (НТП) привёл к тому, что человеку и другим живым существам на Земле приходится контактировать с химическими веществами, не встречавшимися ранее в эволюционном развитии. Или же приходится взаимодействовать с веществами, естественными для состава окружающей среды, но превышающими их изначальные концентрации.

В настоящее время широкомасштабное применение имеют более 60 тысяч химических веществ из 6 млн синтезированных. Ежегодно к ним прибавляется около 1 тыс новых химических соединений.

Пути поступления и распределения ксенобиотиков в организме:

1.чрезкожное : а) через эпидермис; б)через сальные и потовые железы; в)через волосяные фолликулы. Для низкомолекулярных и липофильных соединений основным является трансэпителиальный путь. На процесс всасывания в наибольшей степени влияют физико – химические свойства, и прежде всего их липофильность.

2.Проникновение через слизистые оболочки. Слизистые оболочки лишены рогового слоя и жировой плёнки. Резорбция веществ через слизистые определяется следующими факторами:1.агрегатное состояние вещества; 2.доза и концентрация ксенобиотика; 3.вид слизистой оболочки, её толщина 4.продолжительность контакта; 5.интенсивность кровоснабжения анатомической структуры.

3.пероральное поступление . Некоторые ксенобиотики могут поступать в организм при помощи активного транспорта. Но основным является механизм пассивной диффузии веществ через эпителий ЖКТ.

4.ингаляционное поступление . Ксенобиотики в форме газа или пара, могут легко проникать через лёгкие в кровоток. Крупные частицы накапливаются на слизистой верхних отделов дыхательных путей, средние в более глубоких отделах, мельчайшие могут достичь поверхности альвеол.

После резорбции (всасывания) в кровь вещество в соответствии с градиентом концентрации распределяется по всем органам и тканям, вещества распределяются неравномерно в организме. Некоторые избирательно накапливаются в том или ином органе, ткани, клетках определённого типа. Например свинец, стронций депонируются в основном в костях. Различные токсиканты могут образовывать с биологическими молекулами ковалентные связи и таким образом накапливаться в тканях. Мышьяк вследствие высокого сродства к кератину депонируется в ногтях. Другой механизм депонирования накопление липофильных веществ в жировой ткани, например полициклические ароматические углеводороды, некоторые хлорорганические инсектициды.

Этапы реакции организма на загрязнение природной среды :

1.Накопление загрязнителей в тканях и органах.

2.Возникновение функциональных изменений, выходящих за пределы физиологической нормы.

3.Заболевание.

Следствия химического загрязнения природной среды:

1.появление мутантных организмов с различными формами патологии,

2. устойчивые изменения наследственных свойств и реактивности организма,

3.снижение уровня популяционного гомеостаза,

4.существенные изменения показателей здоровья населения (изменение физического развития, изменение структуры заболеваемости и смертности, снижение репродуктивного здоровья, усиление тенденции к формированию комбинированной патологи)

Действие ксенобиотиков : токсическое (в том числе иммунотоксическое), канцерогенное, аллергенное, мутагенное, нарушение процессов регуляции (эффекторы нейро-эндокринной системы).

Условия, определяющие биологический эффект химических факторов :

доза и время воздействия,

путь поступления организм,

усиление действия за счёт комбинированного пути воздействия

Внутренние:

индивидуальные генетические, половые и возрастные особенности человека,

исходный уровень состояния здоровья.

Элиминация (выведение) ксенобиотиков происходит :

в желудочно-кишечном тракте,

в почках,

в лёгких,

Печень, тонкий кишечник и почки являются центральными органами, в которых происходит концентрация и элиминация чужеродных молекул. Эти органы, как и поджелудочная железа наиболее чувствительны к клеточному повреждению ксенобиотиками. Очень часто такое повреждение происходит за счёт химически реактивных продуктов, которые повреждают макромолекулы, включая ДНК и белки.

Незначительное загрязнение окружающей среды химическими веществами оказывает слабое воздействие на организм человека. При достижении пороговой концентрации развивается неблагоприятная реакция, которая усиливается в дальнейшем при хронических воздействиях.

Порог вредного воздействия – это минимальная доза вещества, при котором в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

В прошлом токсикология основывалась на мнении «доза определяет яд». Предполагалось, что малые количества яда не ведут ни к каким последствиям, а большие дозы – убивают. Исследования учёных фундаментально изменили принципы токсикологии. Сейчас известно, что частое воздействие малых доз токсинов ведёт к более серьёзным последствиям, чем однократное воздействие высоких доз.

Так, малые количества формальдегида, поступающие в жилые помещения из изолирующих материалов и мебели могут разрушить здоровье целой семьи. Или низко-дозированное воздействие пестицидов или хождение босиком в ранние критические периоды беременности по полу, изготовленному из прессованных материалов, может вызвать серьёзные дефекты центральной нервной системы у плода с необратимыми интеллектуальными нарушениями у рождённых детей.

Экологическая медицина рассматривает в основном хронические формы интоксикациии . Острые же отравления химическими веществами являются предметом токсикологии .

Первоначальная реакция организма на действие токсических веществ направлена на стимуляцию их выведения и обезвреживания. При очень слабых изменениях среды или её отдельных факторов защитно-приспособительные реакции могут не развиваться.

На ранних этапах воздействия токсических соединений в организме развиваются многообразные неспецифические метаболические и функциональные нарушения, которые характеризуются :

Различными нарушениями биоэнергетики клеток,

Снижением синтеза белков, порфирина и гема,

Нарушением систем антиоксидантной защиты,

Нарушением метаболизма аминокислот и жирных кислот,

Иммунными нарушениями.

При длительном действии токсического фактора снижается способность организма к выведению и обезвреживанию токсинов, истощаются защитные системы. В течение времени на фоне продолжающегося воздействия ксенобиотиков происходит истощение внутренних резервов. Развивается грубое нарушение электролитного обмена в клетках, тканевая гипоксия и метаболический ацидоз. Это проявляется симптомами заболеваний. В большинстве случаев имеющиеся отклонения расцениваются как обратимые пограничные состояния.

В то же время у 20% больных они могут перейти в хронические заболевания, так как происходит структурно-функциональная перестройка с развитием полиорганной недостаточности (поражение многих органов). Характер недостаточности органов и систем определяется природой токсических веществ и уровнем здоровья человека.

Факторы, снижающие адаптацию к химическим воздействиям :

Недостаточность биоантиоксидантов(вещества, защищающие мембрану клетки от повреждения) в пищевом рационе : низкое содержание биоантиоксидантов в пищевом рационе из-за бедности почв, недостаточного разнообразия продуктов (низкое содержание в пищевом рационе овощей, ягод, фруктов), а также их разрушение при неправильном хранении и обработке, под воздействием радиации;

Наличие в продуктах питания веществ, угнетающих антиоксидантную систему (нитриты, нит- раты, продукты окисления жиров, ядохимикаты, радионуклиды, тяжёлые металлы);

Несоблюдение принципов рационального питания (высокая калорийность пищи, чрезмерное потребление жиров на фоне недостатка свежих овощей и фруктов, богатых клетчаткой, витаминами и микроэлементами).

Повышенная потребность в биоантиоксидантах : особое физиологическое состояние организма интенсивный рост, беременность, лактация, преждевременное старение); стрессовое состояние, инфекционные и неинфекционные заболевания, вредные привычки (курение, алкоголизм, наркомания), неблагоприятные климатические условия проживания, острые и хронические бытовые и производственные интоксикации.

Патологические реакции организма на действие химических факторов определяются :

Классом токсичности химического фактора, его способности накапливаться в тканях;

Дозами ксенобиотиков и путями поступления;

Временным интервалом (временем нахождения в условиях загрязнённой среды);

Состоянием индивидуальных механизмов защиты, возрастом и полом.

Механизмы токсического действия :

1.Мутагенное действие (гаметотоксичность).

Мутации в половых клетках могут вызываться малыми дозами ксенобиотиков. Контакт с сильными мутагенами возможен в особых производственных условиях. В настоящее время известно, что 5 - 10% химических соединений, используемых в хозяйственной деятельности, являются мутагенами. Эти вещества способны вызывать нарушения в генетическом аппарате половых клеток, которые могут привестик: бесплодию, гибели эмбрионов, наследственным дефектам.

Установлено, что около 10 % детей рождается с физическими и умственными дефектами, обусловленными нарушениями в генетическом аппарате. По генетическим причинам не донашивается 25 % беременностей. Цитогенетические исследования спонтанных абортов свидетельствуют о том, что каждый второй из них связан с мутацией в половых клетках родителей или оплодотворённой яйцеклетки на ранних стадиях её развития.

В некоторых случаях родители являются носителями структурных перестроек. Это ведёт к снижению репродуктивной функции (спонтанные аборты, мертворожденные) с одной стороны, а также к хромосомным аномалиям у плода, - с другой.

Имеются многочисленные данные о росте генетического груза. Так, у населения Европы объём генетического груза увеличился в 2 раза за последние 10 лет. Сейчас каждый 10-й европеец отягощён наследственной болезнью либо серьёзным пороком развития. По мнению ряда учёных 2-3% врождённых пороков развития обусловлены химическими агентами окружающей среды.

В экспериментальных исследованиях показано, что 90 % химических мутагенов индуцируют развитие злокачественных заболеваний.

2.Генотоксичность. Под генотоксическим эффектом понимается способность экологических факторов индуцировать мутации генов соматических клеток (стволовых клеток костного мозга, лимфоцитов, нейтрофилов, фибробластов, эпителиальных и т.д.), которые проявляются: нарушением процессов репарации ДНК, нестабильностью хромосом, хромосомными аберрациями.

Генотоксический эффект во внутриутробном периоде ведёт к развитию большинства врождённых пороков развития . В постнатальном периоде генотоксичность может быть причиной: аутоиммунных процессов, воспалительных, злокачественной трансформации клеток.

3. Ферментопатическое действие : a) блокада ферментных систем биоэнергетики клетки → нару- шение гомеостаза, анаболических процессов → гибель клеток в связи с поражением ядра; б) нарушение физико-химических свойств мембран → разрушение мембраны → разрушение клетки.