Скрининг на летучие токсичные вещества

Пропанол-2

Метаболизм: Ацетон до 80—90%

 

Ацетон

Метаболизм: Выводится в основном в неизмененном виде и в виде

пропанола-2 (небольшое количество)

Образуется в большом количестве в организме больных

диабетом и кетоацидозом; является основным метаболитом

пропанола-2.

 

Ацетонитрил

Метаболизм: До 12% присутствует как цианид-ион, переходящий затем в

тиоцианид-ион. При длительном поглощении паров

ацетонитрила цианид- и тиоцианид-ионы накапливаются

 

Бензол

Метаболизм: Фенол 51—87 %, катехол до 6%, гидрохинон и транс-

муконовая кислота до 2 %. В моче обнаруживается в виде

конъюгатов фенола с серной или глюкуроновой кислотой,
Присутствие в моче фенола может служить индикатором отравления бензолом, однако при этом наблюдаются значи­тельные флуктуации, связан­ные с индивидуальными особенностями организма.

 

Бромометан

Метаболизм: Бромиды. Концентрацию бромид-иона в плазме крови

используют для мониторинга состояния отравления. Эти

концен­трации значительно ниже, чем при приеме

бромистоводородных солей перорально.

 

Гексан

Метаболизм: Гексанол-2, гексанон-2, гександион-2,5.

Гексанол-2 выводится с мочой в виде глюкуронида. Считается,

что гександион-2,5 определяет гепатоксичность гексана, а

гексанон-2 — его нейротоксичность. В дальней­шем последний

метаболизируется в гександион-2,5.

 

Методы определения

Скрининг на летучие токсичные вещества

Схема скрининга на летучие токсичные вещества, подлежащие судебно-химическому исследованию в лабораториях, основана газохроматографическом и химических методах.

Скрининг методом газо-жидкостной хроматографии. Скрининг методом газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) проводится на двух колонках с неподвижными жидкими фазами различной полярности по относительному времени удерживания или индексам удержива­ния Ковача по унифицированной методике, которая основана на при­менении фазовых равновесий летучих веществ вне хроматографической колонки — анализа равновесной паровой фазы. При исследовании биообразца на содержание многокомпонентных смесей органических растворителей, бензина, керосина проводят идентификацию по их основным компонентам путем наложения (сравнения) хроматограмм исследуемых объектов и стандартов.

Условия газохроматографического разделения. Как один из вари­антов исследование выполняют на газовом хроматографе. Скорость потока газа-носителя гелия 24 мл/мин, водорода 27 мл/мин, воздуха 270 мл/мин.

Колонки металлические, 100 x 0,3 см.

Температура термостата колонок 82 °С, испарителя 100 °С.

Колонка заполнена сорбентом — целитом С-22 (60-80 меш), модифицированным слоем металлического серебра.

Неподвижные жидкие фазы: 10% 1,2,3-три-(β-циан-этокси)пропан и 10% тритон Х-100.

 

Методика исследования. В 2 стеклянных флакона (15 мл), содержа­щих по 1 мл раствора фосфорновольфрамовой кислоты, помещают по 1 мл внутреннего стандарта (2-хлоробутана) и по 1 мл исследуемой пробы.

После перемешивания во флаконы вносят по 2,5 г безво­дного сульфата натрия, флаконы закрывают резиновыми пробка­ми и фиксируют алюминиевыми колпачками. Флаконы помещают на кипящую водяную баню на 5 мин. Затем прокалывают пробку шприцем и отбирают 0,5 мл парогазовой фазы и вводят в хромато­граф. Измеряют время удерживания наблюдаемых на хроматограммах пиков в 2 параллельных исследованиях, рассчитывают пара­метры удерживания — относительное время (объем) удерживания или индексы удерживания Ковача.

Мешающее влияние и границы обнаружения

Обнаружению и определению хлороформа, четыреххлористого углерода, дихлороэтана, хлоралгидрата, ацетона, алифатиче­ских спиртов, бензола, толуола, орто- и мета- ксилоловне мешает их совместное присутствие, а также присутствие таких веществ, как метилэтилкетон, формальдегид, ацетальдегид, диэтиловый эфир, метил-, этил-, бутил- и амилацетаты, циклогексанон, метиленхлорид, перхлороэтилен, хлоробензол, гексан, гептан, циклогексан, касторо­вое и минеральное масло.

Вещества, образующиеся при гниении биоматериала, могут мешать определению. Так, в гнилостно-измененной крови н-пропиловый спирт образуется как один из продуктов микробиологической деструкции органических веществ. В этом случае в качестве вну­треннего стандарта целесообразно использовать другое вещество, например метиловый спирт, не образующийся в значимых количе­ствах в процессе гниения внутренних органов и крови.

Границы обнаружения производных углеводородов в биоматериа­ле – справочные данные.

Например, для хлороформа – 0,01 мг/2 мл крови и 0,025 мг/5 г печени; для бензола – 0,001 мг/5 г печени; для толуола – 0,002 мг/5 г печени.

 

Биомаркер (биологический маркер) — это измеряемое содержание токсиканта или его метаболитов, находящихся в организме, а также событие, происходящее в биологической системе, отражающее воз­действие токсиканта.

Определение индивидуальных реакций организма на воздей­ствие токсиканта до получения достоверно фиксированных морфо­логических или токсикологических изменений способствует ранней диагностике повреждений, вызванных химическим веществом. Обычно выделяют три вида биологических маркеров: био­маркеры воздействия, биомаркеры эффекта и биомаркеры чувстви­тельности.

Биомаркеры используют с целью:

• определения (или опровержения) негативного эффекта, вызван­ного токсикантом;

• определения индивидуальной гиперчувствительности к конкрет­ным химическим воздействиям и, таким образом, прогнозирова­ния риска их применения;

• оценки соблюдения требований охраны окружающей среды либо эффективности профилактических мероприятий (применитель­но к группам людей, подвергшихся воздействию токсиканта).

Биомаркеры воздействия и эффекта являются доклиническими индикаторами аномалий, между ними не существует четкого раз­граничения.

Биомаркеры воздействия

Биомаркер воздействия — это токсикант или его метаболиты, при­сутствующие в биосубстратах человека.

В качестве биомаркеров воздействия широко используются аддукты ДНК — продукты взаимодействия токсикантов или их метаболи­тов со структурными фрагментами ДНК. Аддукты ДНК могут быть обнаружены в клетках крови или тканей, а специфические фрагмен­ты ДНК могут выводиться с мочой. Другие макромолеку­лы также могут образовывать аддукты или окисляться, например, при действии ряда токсикантов происходит образование аддуктов гемоглобина с аминокислотами.

Современные аналитические методы позволяют досто­верно регистрировать биомаркеры воздействия в биологическом материале.

Биомаркеры эффекта

Биомаркер эффекта — это эндогенный компонент клетки или изме­рение нарушения функции органа (системы органов) или индикато­ры нарушения гомеостаза организма или системы органов, на кото­рые оказано воздействие.

Биомаркеры эффекта делят на специфические и неспецифиче­ские. Специфические биомаркеры указывают на биологический эффект конкретного воздействия (например, повышенное содержание кар-боксигемоглобина в крови при вдыхании угарного газа, изменение содержания цинк-протопорфирина в эритроцитах при избыточном поступлении в организм соединений свинца и др.

Неспецифические маркеры не указывают на конкретную причи­ну эффекта, но отражают общий, комплексный ответ организма. Например, оксидативный стресс, который вызывают многие ток­сиканты различной химической природы, сопровождается изме­нением активности ряда ферментных систем и накоплением про­дуктов пероксидного окисления липидов (малонового диальдегида, β-микроглобулина и др.).

Белки теплового шока (стрессорные белки, или белки стресса) часто образуются в ответ на различные вредные воздействия, в том числе химические. Выведение с мочой белков с малой молекулярной массой, таких как альбумин, может быть использовано в качестве биомаркера ранней стадии поражения почек. Однако про­явление нефротоксичности может сопутствовать действию гемато- или гепатоксикантов.

Качественные (выявление биомаркеров) и количественные харак­теристики метаболических процессов при действии конкретных ток­сикантов с учетом индивидуальных гено- и фенотипов являются практическими задачами современных технологий — метаболомики и метабономики.

 

 

Биомаркер чувствительности — это индикатор чувствительности человека к эффекту токсиканта, его метаболитов или группы подоб­ных соединений.

Гиперчувствительность может быть вызвана как наследственны­ми причинами, так и течением хронических и/или инфекционных заболеваний либо факторами окружающей среды. Особое внимание уделяется генетически обусловленной чувствительности. Например, окисление чужеродных химических веществ осуществляется глав­ным образом ферментами, принадлежащими к семейству цитохро ма Р450. Другие ферменты путем конъюгации спо­собствуют водорастворимости метаболитов (N-ацетилтрансфераза, глутатион-8-трансфераза и др.). Активность этих ферментов кон­тролируется генетически и варьирует в широких пределах. Поэтому восприимчивость к воздействию конкретного токсиканта связывают с генетической предрасположенностью. Однако люди, страдающие хроническими заболеваниями, более чувствительны к действию про­фессиональных или экотоксикантов, чем здоровые. Если заболевание или предыдущее воздействие токсичных химических веществ вызва­ло субклиническое поражение органов, то сопротивляемость новым токсическим воздействиям будет ниже. В этом случае биохимические показатели функций органов могут быть использованы как биомар­керы восприимчивости. Индивидуальные привычки (курение, алко­голь) и принимаемые лекарства также могут вызывать повышенную восприимчивость кдействию токсиканта. Например, при курении сигарет в организм обычно попадает значительное количество кад­мия. У курильщика повышается риск развития заболеваний почек в случае профессионально обусловленного воздействия кадмия.

Существует ряд ограничений при выборе и использовании био­маркеров, а также интерпретации данных, полученных с их участи­ем. В первую очередь это влияние генетических факторов. Многие биомаркеры были определены в опытах на животных, и токсико-кинетическая модель далеко не всегда может быть перенесена на человека(пример — трагические последствия использования талидомида). Применение биомаркеров нецелесообразно для оценки воздействия химических веществ с коротким жизненным циклом in vivo.

 

 

Гепатотоксичность — это свойство токсикантов при дей­ствии на организм немеханическим путем вызывать структурные и/или функциональные нарушения печени.

Промышленные токсиканты, лекарственные средства, природные токсины, экотоксиканты, алкоголь, технические жидкости и многие другие ксенобиотики вызывают разнообразные по клиническим про­явлениям и механизмам развития патологические изменения в пече­ни, ранняя диагностика которых затруднена. Профилактика повреж­дений печени, вызываемых действием токсиканта, малоэффективна.

 

Гематотоксичность

Кровь — особая разновидность ткани мезенхимного происхождения, образующая вместе с лимфой внутреннюю среду организма.

Основные функции крови:

• транспортная (перенос веществ, получаемых с пищей, продуктов обмена, гормонов и других биологически активных веществ);

• дыхательная (доставка 0₂ от органов дыхания к тканям и удале­ние С0₂ из организма);

• гомеостатическая (обеспечение совместно с нервной и эндокрин­ной системами постоянства внутренней среды: регуляция водно-солевого обмена, сохранение кислотно-щелочного баланса в орга­низме, поддержание постоянной температуры тела);

• защитная (обеспечение гуморального и клеточного обмена). Гематотоксичность — это свойство токсикантов при действии на организм немеханическим путем избирательно нарушать функции клеток крови или ее клеточный состав.

Виды гематотоксичности: нарушение гемопоэза, гемолитические анемии, лейкемии и др.

 

Нефротоксичность

Нефротоксичность может быть следствием как прямого воздей­ствия токсикантов и/или их метаболитов на клеточные структуры почки или мочевого пузыря, что сопровождается выделением специ­фических биомаркеров, связанных с поврежденным сегментом, так и опосредованного действия химических веществ.

Нефротоксичность — это свойство токсикантов при дей­ствии на организм немеханическим путем вызывать структурно-функциональные нарушения почек.

Причины, которые вызывают повреждение почек, могут иметь преренальный (нарушение гемодинамики — снижение гемоперфузии почек и др.), ренальный (повреждение ткани почек) или постренальный (закупорка дистальных канальцев нефрона) характер.

К органам мочевой системы относятся почки, мочеточники, моче­вой пузырь и мочеиспускательный канал. Почки — мочеобразующие органы, остальные — мочевыводяшие пути.