Часть II. Физико-химические характеристики токсиканта и биологической среды.

Цели и задачи

ü изучить зависимость токсичности от физико-химических характеристик токсиканта и биологической среды;

ü изучить основные физико-химические характеристики токсиканта, влияющие на механизмы токсичности.

На формирование токсического эффекта влияют физико-химические свойства химического вещества и биологической среды: агрегатное состояние вещества, размер частиц дисперсной фазы, природа химических связей, структура молекул токсиканта, способность к образованию координационных связей с биолигандами, относительная молекулярная масса, летучесть, липофильность, гидрофильность, рН и окислительно-восстановительный потенциал (Е°) биосреды и ксенобиотика.

Токсичность химических веществ зависит от их растворимости в жидких биосредах.

Степень ионизации химического вещества зависит от значения его рК_а и рН биологической среды. Взаимосвязь между рК_а и рН описывается уравнением Хендерсона-Хассельбаха:

,

для кислот НА ↔ Н⁺ + А^-.

,

для оснований ВН ↔ В + Н⁺.

Чрезвычайно важной характеристикой токсиканта, используемой для прогнозирования механизмов токсичности, являются окислительно-восстановительные потенциалы токсикантов и биосред. Рассмотрение значений окислительно-восстановительных потенциалов Е°, констант кислотной ионизации токсичного вещества К_а и рН биосреды дает возможность прогнозировать форму существования токсиканта в той или иной среде организма (диаграммы рН-потенциал).

Лабораторно-практическое занятие

«Потенциометрическое определение значений рН и редокс-потенциалов модельных биологических сред (кровь, моча)»

Вопросы для самоподготовки.

1. Перечислите физико-химические параметры веществ, влияющие на их токсичность. Приведите необходимые формулы, поясните их применение.

2. Охарактеризуйте влияние на формирование токсичности растворимости и константы распределения между несмешивающимися жидкостями.

3. Опишите влияние кислотно-основных свойств веществ и способности их к диссоциации на формирование токсичности.

4. Охарактеризуйте влияние редокс-потенциалов на формирование токсичности.

5. Опишите влияние хелатообразующих свойств веществ на формирование токсичности.

6. Охарактеризуйте влияние поверхностно-активных свойств веществ на формирование токсичности.

7. Что такое избирательная токсичность, в каких случаях ее не бывает? Неспецифическое воздействие АФК на организм.

8. Сравните степень адсорбции в кровь фенобарбитала и кодеина.

9. Определите соотношение ионной и молекулярной форм фенобарбитала и теофиллина в слюне.

10. Определите соотношение ионной и молекулярной форм ампициллина и атропина в моче.

11. Как изменится почечная экскреция фенобарбитала, если рН мочи изменится от 5,1 до 6,9?

12. Как изменится почечная экскреция аспирина, если рН мочи изменится от 7,1 до 4,9?

13. На основании закона действующих масс для равновесия и вытекающего из него уравнения Хендерсона-Хассельбаха выведите расчетную формулу для оценки степени ионизации токсиканта со слабоосновными свойствами при данном значении рН.

14. Определите долю токсичного соединения, которая всосется из двенадцатиперстной кишки (рН содержимого равно 7,0) в кровь (рН плазмы составляет 7,4), если это токсичное соединение является слабым основанием с рК_а = 6,0.

15. Определите в процентах часть токсичного соединения X, являющегося слабым основанием с рК_а = 8,4, которая не всосется из двенадцатиперстной кишки (рН содержимого равно 7,0) в кровь (рН плазмы составляет 7,4).

16. Как изменится транспорт фенобарбитала (слабая кислота с рК_а = 7,2) из экстрацеллюлярной жидкости во внутриклеточную жидкость после внутривенного введения больному гидрокарбоната натрия?

17. Как изменится транспорт фенобарбитала (слабая кислота с рК_я = 7,2) из экстрацеллюлярной жидкости во внутриклеточную жидкость после внутривенного введения больному хлорида аммония?