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.