راية 4

 

آليات السمية

الأحد، 16 يناير 2011 16: 18

مقدمة ومفاهيم

علم السموم الميكانيكي هو دراسة كيفية تفاعل العوامل الكيميائية أو الفيزيائية مع الكائنات الحية لتسبب السمية. إن معرفة آلية سمية مادة ما تعزز القدرة على منع السمية وتصميم مواد كيميائية مرغوبة بدرجة أكبر ؛ يشكل الأساس للعلاج عند التعرض المفرط ، ويتيح في كثير من الأحيان مزيدًا من الفهم للعمليات البيولوجية الأساسية. لأغراض هذا موسوعة سيتم التركيز على الحيوانات للتنبؤ بسمية الإنسان. تشمل المجالات المختلفة لعلم السموم علم السموم الميكانيكي والوصفي والتنظيمي والطب الشرعي والبيئي (كلاسن وأمدور ودول 1991). كل هذه الفوائد من فهم الآليات الأساسية للسمية.

لماذا نفهم آليات السمية؟

إن فهم الآلية التي تسبب بها مادة ما سمية يعزز مجالات مختلفة من علم السموم بطرق مختلفة. يساعد الفهم الآلي المنظم الحكومي على وضع حدود آمنة ملزمة قانونًا للتعرض البشري. يساعد علماء السموم في التوصية بمسارات العمل المتعلقة بتنظيف أو معالجة المواقع الملوثة ، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة أو الخليط ، يمكن استخدامها لتحديد درجة معدات الحماية المطلوبة. المعرفة الآلية مفيدة أيضًا في تشكيل الأساس للعلاج وتصميم عقاقير جديدة لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان. بالنسبة لطبيب السموم الشرعي ، غالبًا ما توفر آلية السمية نظرة ثاقبة حول كيفية تسبب عامل كيميائي أو فيزيائي في الوفاة أو العجز.

إذا تم فهم آلية السمية ، يصبح علم السموم الوصفي مفيدًا في التنبؤ بالتأثيرات السامة للمواد الكيميائية ذات الصلة. من المهم أن نفهم ، مع ذلك ، أن نقص المعلومات الآلية لا يمنع المهنيين الصحيين من حماية صحة الإنسان. تُستخدم القرارات الحكيمة المستندة إلى الدراسات التي أجريت على الحيوانات والخبرة البشرية لتحديد مستويات التعرض الآمنة. تقليديا ، تم إنشاء هامش أمان باستخدام "مستوى لا تأثير ضار" أو "أدنى مستوى تأثير ضار" من الدراسات على الحيوانات (باستخدام تصميمات التعرض المتكرر) وقسمة هذا المستوى على 100 للتعرض المهني أو 1,000 من أجل التعرض البشري البيئي الآخر. يتضح نجاح هذه العملية من الحوادث القليلة للتأثيرات الصحية الضارة التي تُعزى إلى التعرض للمواد الكيميائية لدى العمال حيث تم تحديد حدود التعرض المناسبة والالتزام بها في الماضي. بالإضافة إلى ذلك ، يستمر عمر الإنسان في الازدياد ، وكذلك نوعية الحياة. بشكل عام ، أدى استخدام بيانات السمية إلى رقابة تنظيمية وطوعية فعالة. ستعمل المعرفة التفصيلية بالآليات السامة على تعزيز إمكانية التنبؤ بنماذج المخاطر الجديدة التي يتم تطويرها حاليًا وستؤدي إلى التحسين المستمر.

إن فهم الآليات البيئية أمر معقد ويفترض معرفة باضطراب النظام البيئي والتوازن (التوازن). على الرغم من عدم مناقشته في هذه المقالة ، فإن الفهم المعزز للآليات السامة وعواقبها النهائية في النظام البيئي من شأنه أن يساعد العلماء على اتخاذ قرارات حكيمة فيما يتعلق بالتعامل مع النفايات البلدية والصناعية. تعد إدارة النفايات مجالًا متناميًا للبحث وستظل مهمة جدًا في المستقبل.

تقنيات دراسة آليات السمية

تبدأ غالبية الدراسات الآلية بدراسة وصفية للسموم على الحيوانات أو بملاحظات إكلينيكية على البشر. من الناحية المثالية ، تشمل الدراسات التي أجريت على الحيوانات ملاحظات سلوكية وسريرية دقيقة ، وفحصًا كيميائيًا حيويًا دقيقًا لعناصر الدم والبول بحثًا عن علامات الوظيفة السلبية للأنظمة البيولوجية الرئيسية في الجسم ، وتقييم ما بعد الذبح لجميع أنظمة الأعضاء عن طريق الفحص المجهري للتحقق من الإصابة (انظر إرشادات اختبار منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية ؛ توجيهات المفوضية الأوروبية بشأن التقييم الكيميائي ؛ قواعد اختبار وكالة حماية البيئة الأمريكية ؛ لوائح المواد الكيميائية في اليابان). هذا مشابه لفحص جسدي بشري شامل يتم إجراؤه في المستشفى خلال فترة زمنية تتراوح من يومين إلى ثلاثة أيام باستثناء فحص ما بعد الوفاة.

إن فهم آليات السمية هو فن وعلم الملاحظة ، والإبداع في اختيار التقنيات لاختبار الفرضيات المختلفة ، والدمج المبتكر للعلامات والأعراض في علاقة سببية. تبدأ الدراسات الآلية بالتعرض ، وتتبع التوزيع المرتبط بالوقت والمصير في الجسم (الحرائك الدوائية) ، وتقيس التأثير السام الناتج على مستوى معين من النظام وعند مستوى جرعة ما. يمكن أن تعمل المواد المختلفة على مستويات مختلفة من النظام البيولوجي في التسبب في السمية.

تعرض

عادة ما يكون مسار التعرض في الدراسات الآلية هو نفسه بالنسبة للتعرض البشري. الطريق مهم لأنه يمكن أن تكون هناك تأثيرات تحدث محليًا في موقع التعرض بالإضافة إلى تأثيرات جهازية بعد امتصاص المادة الكيميائية في الدم وتوزيعها في جميع أنحاء الجسم. مثال بسيط ولكنه مقنع للتأثير الموضعي هو التهيج والتآكل النهائي للجلد بعد تطبيق المحاليل الحمضية أو القلوية القوية المصممة لتنظيف الأسطح الصلبة. وبالمثل ، يمكن أن يحدث التهيج والموت الخلوي في الخلايا المبطنة للأنف و / أو الرئتين بعد التعرض لأبخرة أو غازات مهيجة مثل أكاسيد النيتروجين أو الأوزون. (كلاهما من مكونات تلوث الهواء ، أو الضباب الدخاني). بعد امتصاص مادة كيميائية في الدم من خلال الجلد أو الرئتين أو الجهاز الهضمي ، يتم التحكم في التركيز في أي عضو أو نسيج من خلال العديد من العوامل التي تحدد الحرائك الدوائية للمادة الكيميائية في الجسم. الجسم لديه القدرة على التنشيط وكذلك إزالة السموم من المواد الكيميائية المختلفة كما هو مذكور أدناه.

دور حركية الدواء في السمية

تصف حركية الدواء العلاقات الزمنية للامتصاص الكيميائي ، والتوزيع ، والتمثيل الغذائي (التغيرات الكيميائية الحيوية في الجسم) والتخلص أو الإخراج من الجسم. بالنسبة لآليات السمية ، يمكن أن تكون هذه المتغيرات الدوائية مهمة للغاية وفي بعض الحالات تحدد ما إذا كانت السمية ستحدث أم لا. على سبيل المثال ، إذا لم يتم امتصاص المادة بكمية كافية ، فلن تحدث سمية جهازية (داخل الجسم). على العكس من ذلك ، فإن المادة الكيميائية عالية التفاعل التي يتم إزالتها بسرعة (ثوانٍ أو دقائق) عن طريق إنزيمات الجهاز الهضمي أو الكبد قد لا يكون لديها الوقت لتسبب السمية. بعض المواد والمخاليط المهلجنة متعددة الحلقات وكذلك معادن معينة مثل الرصاص لن تسبب سمية كبيرة إذا كان الإخراج سريعًا ؛ لكن التراكم إلى مستويات عالية بما فيه الكفاية يحدد مدى سميتها لأن الإخراج ليس سريعًا (يُقاس أحيانًا بالسنوات). لحسن الحظ ، لا تمتلك معظم المواد الكيميائية مثل هذا الاحتباس الطويل في الجسم. لا يزال تراكم مادة غير ضارة لا يسبب السمية. غالبًا ما يشار إلى معدل التخلص من الجسم وإزالة السموم على أنه نصف عمر المادة الكيميائية ، وهو الوقت الذي يتم فيه إفراز 50٪ من المادة الكيميائية أو تغييرها إلى صورة غير سامة.

ومع ذلك ، إذا تراكمت مادة كيميائية في خلية أو عضو معين ، فقد يشير ذلك إلى سبب لإجراء مزيد من الفحص لسميتها المحتملة في ذلك العضو. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير نماذج رياضية لاستقراء المتغيرات الحركية الدوائية من الحيوانات إلى البشر. هذه النماذج الحركية الدوائية مفيدة للغاية في وضع الفرضيات واختبار ما إذا كان حيوان التجارب يمثل تمثيلًا جيدًا للبشر. تمت كتابة العديد من الفصول والنصوص حول هذا الموضوع (Gehring et al. 1976 ؛ Reitz et al. 1987 ؛ Nolan et al. 1995). يوضح الشكل 1 مثالًا مبسطًا للنموذج الفسيولوجي.

الشكل 1. نموذج حركي دوائي مبسط

TOX210F1

يمكن أن تتأثر المستويات والأنظمة المختلفة سلبًا

يمكن وصف السمية على مستويات بيولوجية مختلفة. يمكن تقييم الإصابة في الشخص بأكمله (أو الحيوان) ، أو في نظام العضو ، أو الخلية أو الجزيء. تشمل أجهزة الجهاز المناعي والجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية والكلى والغدد الصماء والجهاز الهضمي والجهاز العضلي والهيكل العظمي والدم والجهاز العصبي الإنجابي والمركزي. تشمل بعض الأعضاء الرئيسية الكبد ، والكلى ، والرئة ، والدماغ ، والجلد ، والعينين ، والقلب ، والخصيتين أو المبيضين ، والأعضاء الرئيسية الأخرى. على المستوى الخلوي / الكيميائي الحيوي ، تشمل التأثيرات الضائرة التداخل مع وظيفة البروتين الطبيعية ، ووظيفة مستقبلات الغدد الصماء ، وتثبيط الطاقة الأيضية ، أو تثبيط أو تحريض إنزيم غريب الأطوار (مادة غريبة). تشمل التأثيرات الضائرة على المستوى الجزيئي تغيير الوظيفة الطبيعية لنسخ DNA-RNA ، وارتباط مستقبلات حشوية ونووية معينة ، وتغيير الجينات أو المنتجات الجينية. في النهاية ، من المحتمل أن يكون سبب الخلل الوظيفي في نظام عضو رئيسي هو تغيير جزيئي في خلية مستهدفة معينة داخل هذا العضو. ومع ذلك ، فليس من الممكن دائمًا تتبع آلية رجوعًا إلى الأصل الجزيئي للسببية ، كما أنه ليس ضروريًا. يمكن تصميم التدخل والعلاج دون فهم كامل للهدف الجزيئي. ومع ذلك ، فإن المعرفة حول الآلية المحددة للسمية تزيد من القيمة التنبؤية والدقة للاستقراء للمواد الكيميائية الأخرى. الشكل 2 هو تمثيل تخطيطي للمستويات المختلفة حيث يمكن اكتشاف تداخل العمليات الفسيولوجية العادية. تشير الأسهم إلى أن العواقب على الفرد يمكن تحديدها من أعلى إلى أسفل (التعرض ، الحرائك الدوائية لسمية النظام / العضو) أو من الأسفل إلى الأعلى (التغيير الجزيئي ، التأثير الخلوي / الكيميائي الحيوي على سمية الجهاز / العضو).

الشكل 2. إعادة تمثيل آليات السمية

TOX210F2

أمثلة على آليات السمية

يمكن أن تكون آليات السمية مباشرة أو معقدة للغاية. في كثير من الأحيان ، هناك اختلاف بين نوع السمية ، وآلية السمية ، ومستوى التأثير ، فيما يتعلق بما إذا كانت الآثار الضارة ناتجة عن جرعة عالية وحادة مفردة (مثل التسمم العرضي) ، أو جرعة أقل. التعرض المتكرر (من التعرض المهني أو البيئي). تقليديًا ، لأغراض الاختبار ، تُعطى جرعة مفردة حادة عن طريق التنبيب المباشر في معدة القوارض أو التعرض لجو غاز أو بخار لمدة ساعتين إلى أربع ساعات ، أيهما يشبه التعرض البشري على أفضل وجه. تتم مراقبة الحيوانات على مدى أسبوعين بعد التعرض ، ثم يتم فحص الأعضاء الخارجية والداخلية الرئيسية بحثًا عن الإصابة. يتراوح اختبار الجرعات المتكررة من شهور إلى سنوات. بالنسبة لأنواع القوارض ، تعتبر سنتان دراسة مزمنة (مدى الحياة) كافية لتقييم السمية والسرطنة ، بينما بالنسبة إلى الرئيسيات غير البشرية ، يمكن اعتبار عامين دراسة دون المزمنة (أقل من العمر) لتقييم سمية الجرعات المتكررة. بعد التعرض ، يتم إجراء فحص كامل لجميع الأنسجة والأعضاء والسوائل لتحديد أي آثار ضارة.

آليات السمية الحادة

الأمثلة التالية خاصة بالجرعات العالية والآثار الحادة التي يمكن أن تؤدي إلى الوفاة أو العجز الشديد. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، سينتج عن التدخل آثار عابرة وقابلة للعكس تمامًا. ستحدد جرعة أو شدة التعرض النتيجة.

الاختناقات البسيطة. آلية السمية للغازات الخاملة وبعض المواد الأخرى غير التفاعلية هي نقص الأكسجين (نقص الأكسجين). تسمى هذه المواد الكيميائية ، التي تسبب حرمان الجهاز العصبي المركزي من الأكسجين (CNS) الخانقات البسيطة. إذا دخل شخص إلى مكان مغلق يحتوي على النيتروجين دون كمية كافية من الأكسجين ، يحدث استنفاد فوري للأكسجين في الدماغ ويؤدي إلى فقدان الوعي والموت في نهاية المطاف إذا لم يتم إزالة الشخص بسرعة. في الحالات القصوى (بالقرب من صفر أكسجين) يمكن أن يحدث فقدان الوعي في بضع ثوان. يعتمد الإنقاذ على الإزالة السريعة لبيئة مؤكسجة. يمكن أن يحدث البقاء على قيد الحياة مع تلف دماغي لا يمكن إصلاحه من تأخر الإنقاذ ، بسبب موت الخلايا العصبية التي لا يمكن أن تتجدد.

الخانقات الكيماوية. يتنافس أول أكسيد الكربون (CO) مع الأكسجين في الارتباط بالهيموجلوبين (في خلايا الدم الحمراء) وبالتالي يحرم الأنسجة من الأكسجين من أجل استقلاب الطاقة ؛ يمكن أن يؤدي الموت الخلوي. يشمل التدخل إزالة مصدر ثاني أكسيد الكربون والعلاج بالأكسجين. يعتمد الاستخدام المباشر للأكسجين على التأثير السام لثاني أكسيد الكربون. وهناك مادة كيميائية أخرى خانقة قوية وهي السيانيد. يتداخل أيون السيانيد مع التمثيل الغذائي الخلوي واستخدام الأكسجين للطاقة. يتسبب العلاج باستخدام نتريت الصوديوم في حدوث تغيير في الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء إلى ميثيموجلوبين. يمتلك الميثيموغلوبين تقارب ارتباط أكبر مع أيون السيانيد من الهدف الخلوي للسيانيد. وبالتالي ، فإن الميثيموغلوبين يربط السيانيد ويبقي السيانيد بعيدًا عن الخلايا المستهدفة. هذا يشكل الأساس للعلاج بالترياق.

مثبطات الجهاز العصبي المركزي. تتميز السمية الحادة بالتخدير أو فقدان الوعي لعدد من المواد مثل المذيبات غير التفاعلية أو التي تتحول إلى مواد وسيطة تفاعلية. من المفترض أن يكون التهدئة / التخدير ناتجًا عن تفاعل المذيب مع أغشية الخلايا في الجهاز العصبي المركزي ، مما يضعف قدرتها على نقل الإشارات الكهربائية والكيميائية. في حين أن التخدير قد يبدو شكلاً خفيفًا من السمية وكان أساسًا لتطوير أدوية التخدير المبكرة ، فإن "الجرعة لا تزال تصنع السم". إذا تم إعطاء جرعة كافية عن طريق الابتلاع أو الاستنشاق ، فقد يموت الحيوان بسبب توقف التنفس. إذا لم يحدث موت المخدر ، فعادة ما يكون هذا النوع من السمية قابلاً للعكس بسهولة عند إزالة الموضوع من البيئة أو إعادة توزيع المادة الكيميائية أو إزالتها من الجسم.

آثار الجلد. يمكن أن تتراوح الآثار الضارة للجلد من التهيج إلى التآكل ، اعتمادًا على المادة المصادفة. الأحماض القوية والمحاليل القلوية غير متوافقة مع الأنسجة الحية وهي مسببة للتآكل ، وتسبب حروقًا كيميائية وتندبًا محتملاً. يحدث التندب نتيجة موت خلايا الجلد العميقة المسؤولة عن التجدد. قد تؤدي التركيزات المنخفضة فقط إلى تهيج الطبقة الأولى من الجلد.

آلية سامة أخرى للجلد هي التحسس الكيميائي. على سبيل المثال ، يحدث التحسس عندما يرتبط 2,4،XNUMX-dinitrochlorobenzene بالبروتينات الطبيعية في الجلد ويتعرف الجهاز المناعي على المركب المتغير المرتبط بالبروتين باعتباره مادة غريبة. في الاستجابة لهذه المادة الغريبة ، يقوم الجهاز المناعي بتنشيط خلايا خاصة للتخلص من المادة الغريبة عن طريق إطلاق الوسطاء (السيتوكينات) التي تسبب طفح جلدي أو التهاب الجلد (انظر "علم السموم المناعية"). هذا هو نفس رد فعل الجهاز المناعي عند حدوث التعرض لبلاب السام. التحسس المناعي خاص جدًا بمادة كيميائية معينة ويتطلب تعريضين على الأقل قبل إثارة الاستجابة. يؤدي التعرض الأول إلى التحسس (يُهيئ الخلايا للتعرف على المادة الكيميائية) ، ويؤدي التعرض اللاحق إلى تحفيز استجابة الجهاز المناعي. عادة ما تكون إزالة الملامسة وعلاج الأعراض باستخدام الكريمات المضادة للالتهابات المحتوية على الستيرويد فعالة في علاج الأفراد المعرضين للحساسية. في الحالات الخطيرة أو المقاومة للحرارة ، يتم استخدام مثبطات المناعة الجهازية المفعول مثل بريدنيزون بالتزامن مع العلاج الموضعي.

توعية الرئة. يتم إثارة استجابة التحسس المناعي بواسطة ثنائي أيزوسيانات التولوين (TDI) ، لكن الموقع المستهدف هو الرئتين. يؤدي التعرض المفرط لـ TDI لدى الأفراد المعرضين للإصابة إلى وذمة الرئة (تراكم السوائل) وتضيق الشعب الهوائية وضعف التنفس. هذه حالة خطيرة وتتطلب إزالة الفرد من التعرضات اللاحقة المحتملة. العلاج هو في المقام الأول من الأعراض. حساسية الجلد والرئة تتبع استجابة للجرعة. يمكن أن يؤدي تجاوز المستوى المحدد للتعرض المهني إلى تأثيرات ضارة.

آثار العين. تتراوح إصابة العين من احمرار الطبقة الخارجية (احمرار حمام السباحة) إلى تشكل الساد في القرنية وتلف القزحية (الجزء الملون من العين). تُجرى اختبارات تهيج العين عندما يُعتقد أن الإصابة الخطيرة لن تحدث. يمكن أن تتسبب العديد من الآليات التي تسبب تآكل الجلد أيضًا في إصابة العينين. المواد المسببة للتآكل للجلد ، مثل الأحماض القوية (درجة الحموضة أقل من 2) والقلويات (الرقم الهيدروجيني أكبر من 11.5) ، لا يتم اختبارها في عيون الحيوانات لأن معظمها يسبب التآكل والعمى بسبب آلية مماثلة لتلك التي تسبب تآكل الجلد . بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتسبب العوامل النشطة السطحية مثل المنظفات والمواد الخافضة للتوتر السطحي في إصابة العين تتراوح من التهيج إلى التآكل. مجموعة المواد التي تتطلب الحذر هي المواد الخافضة للتوتر السطحي موجبة الشحنة (الموجبة) ، والتي يمكن أن تسبب حروقًا وعتامة دائمة للقرنية وتكوين الأوعية الدموية (تكوين الأوعية الدموية). مادة كيميائية أخرى ، دينيتروفينول ، لها تأثير محدد لتكوين الساد. يبدو أن هذا مرتبط بتركيز هذه المادة الكيميائية في العين ، وهو مثال على خصوصية توزيع الحرائك الدوائية.

في حين أن القائمة أعلاه ليست شاملة ، إلا أنها مصممة لمنح القارئ تقديرًا لمختلف آليات السمية الحادة.

آليات السمية شبه المزمنة والمزمنة

عند إعطائها كجرعة عالية واحدة ، فإن بعض المواد الكيميائية ليس لها نفس آلية السمية كما هو الحال عند إعطائها مرارًا وتكرارًا كجرعة أقل ولكن لا تزال سامة. عندما يتم إعطاء جرعة عالية واحدة ، فهناك دائمًا احتمال تجاوز قدرة الشخص على إزالة السموم أو إفراز المادة الكيميائية ، وقد يؤدي ذلك إلى استجابة سامة مختلفة عن تلك التي تحدث عند إعطاء جرعات متكررة أقل. الكحول مثال جيد. تؤدي الجرعات العالية من الكحول إلى تأثيرات أولية على الجهاز العصبي المركزي ، بينما تؤدي الجرعات المنخفضة المتكررة إلى إصابة الكبد.

تثبيط Anticholinesterase. معظم مبيدات الفوسفات العضوي ، على سبيل المثال ، لها سمية قليلة للثدييات حتى يتم تنشيطها الأيضي ، بشكل أساسي في الكبد. تتمثل الآلية الأساسية لعمل الفوسفات العضوي في تثبيط إنزيم أستيل كولينستراز (AChE) في الدماغ والجهاز العصبي المحيطي. AChE هو الإنزيم الطبيعي الذي ينهي تحفيز الناقل العصبي أستيل كولين. لم يرتبط التثبيط الطفيف لـ AChE على مدى فترة طويلة بتأثيرات ضارة. عند مستويات عالية من التعرض ، يؤدي عدم القدرة على إنهاء هذا التحفيز العصبي إلى تحفيز مفرط للجهاز العصبي الكوليني. يؤدي التحفيز الكوليني المفرط في النهاية إلى مجموعة من الأعراض ، بما في ذلك توقف التنفس ، يليه الموت إذا لم يتم علاجه. العلاج الأساسي هو إعطاء الأتروبين ، الذي يمنع آثار الأسيتيل كولين ، وإعطاء البراليدوكسيم كلوريد ، الذي يعيد تنشيط AChE المثبط. لذلك ، تتم معالجة كل من سبب وعلاج سمية الفوسفات العضوي من خلال فهم الأساس الكيميائي الحيوي للسمية.

تنشيط التمثيل الغذائي. يتم تنشيط العديد من المواد الكيميائية ، بما في ذلك رابع كلوريد الكربون ، والكلوروفورم ، وأسيتيل أمين فلورين ، والنيتروزامين ، والباراكوات بشكل استقلابي إلى الجذور الحرة أو غيرها من المواد الوسيطة التفاعلية التي تثبط الوظيفة الخلوية الطبيعية وتتداخل معها. عند مستويات عالية من التعرض ، يؤدي هذا إلى موت الخلايا (انظر "الإصابة الخلوية والموت الخلوي"). بينما تظل التفاعلات المحددة والأهداف الخلوية غير معروفة ، فإن أنظمة الأعضاء التي لديها القدرة على تنشيط هذه المواد الكيميائية ، مثل الكبد والكلى والرئة ، كلها أهداف محتملة للإصابة. على وجه التحديد ، تتمتع خلايا معينة داخل العضو بقدرة أكبر أو أقل على تنشيط أو إزالة السموم من هذه المواد الوسيطة ، وهذه القدرة تحدد القابلية داخل الخلايا داخل العضو. الأيض هو أحد الأسباب التي تجعل فهم الحرائك الدوائية ، الذي يصف هذه الأنواع من التحولات وتوزيع هذه المواد الوسيطة والقضاء عليها ، مهمًا في التعرف على آلية عمل هذه المواد الكيميائية.

آليات السرطان. السرطان هو تعدد الأمراض ، وبينما يتزايد فهم أنواع معينة من السرطان بسرعة بسبب العديد من التقنيات البيولوجية الجزيئية التي تم تطويرها منذ عام 1980 ، لا يزال هناك الكثير لنتعلمه. ومع ذلك ، من الواضح أن تطور السرطان هو عملية متعددة المراحل ، والجينات الحرجة هي المفتاح لأنواع مختلفة من السرطان. يمكن أن تؤدي التعديلات في الدنا (الطفرات الجسدية) في عدد من هذه الجينات الحرجة إلى زيادة القابلية للإصابة أو الآفات السرطانية (انظر "علم السموم الوراثي"). التعرض للمواد الكيميائية الطبيعية (في الأطعمة المطبوخة مثل لحوم البقر والأسماك) أو المواد الكيميائية الاصطناعية (مثل البنزيدين المستخدم كصبغة) أو العوامل الفيزيائية (الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، الرادون من التربة ، أشعة جاما من الإجراءات الطبية أو النشاط الصناعي) كلها المساهمين في الطفرات الجينية الجسدية. ومع ذلك ، هناك مواد طبيعية وصناعية (مثل مضادات الأكسدة) وعمليات إصلاح الحمض النووي التي تحمي وتحافظ على التوازن. من الواضح أن الوراثة عامل مهم في الإصابة بالسرطان ، لأن متلازمات الأمراض الوراثية مثل جفاف الجلد المصطبغ ، حيث يوجد نقص في إصلاح الحمض النووي الطبيعي ، تزيد بشكل كبير من القابلية للإصابة بسرطان الجلد من التعرض للأشعة فوق البنفسجية من الشمس.

آليات الإنجاب. على غرار السرطان ، فإن العديد من آليات السمية الإنجابية و / أو التنموية معروفة ، ولكن هناك الكثير مما يجب تعلمه. من المعروف أن بعض الفيروسات (مثل الحصبة الألمانية) والالتهابات البكتيرية والأدوية (مثل الثاليدومايد وفيتامين أ) ستؤثر سلبًا على النمو. في الآونة الأخيرة ، أظهر عمل Khera (1991) ، الذي راجعه Carney (1994) ، دليلًا جيدًا على أن التأثيرات التطورية غير الطبيعية في الاختبارات الحيوانية باستخدام جلايكول الإيثيلين تُعزى إلى المستقلبات الحمضية الأيضية للأم. يحدث هذا عندما يتم استقلاب الإيثيلين جلايكول إلى مستقلبات الحمض بما في ذلك حمض الجليكوليك وحمض الأكساليك. يبدو أن التأثيرات اللاحقة على المشيمة والجنين ناتجة عن عملية التسمم الأيضي.

وفي الختام

الهدف من هذه المقالة هو إعطاء منظور حول العديد من الآليات المعروفة للسمية والحاجة إلى الدراسة المستقبلية. من المهم أن نفهم أن المعرفة الآلية ليست ضرورية تمامًا لحماية صحة الإنسان أو البيئة. ستعزز هذه المعرفة قدرة المحترف على التنبؤ وإدارة السمية بشكل أفضل. تعتمد التقنيات الفعلية المستخدمة في توضيح أي آلية معينة على المعرفة الجماعية للعلماء وتفكير أولئك الذين يتخذون القرارات المتعلقة بصحة الإنسان.

 

الرجوع

الأحد، 16 يناير 2011 16: 29

الإصابة الخلوية والموت الخلوي

كل الأدوية تقريبًا مكرسة إما لمنع موت الخلايا في أمراض مثل احتشاء عضلة القلب والسكتة الدماغية والصدمات والصدمات ، أو التسبب في ذلك ، كما في حالة الأمراض المعدية والسرطان. لذلك ، من الضروري فهم الطبيعة والآليات المعنية. تم تصنيف موت الخلية على أنه "عرضي" ، أي بسبب عوامل سامة ونقص تروية وما إلى ذلك ، أو "مبرمج" ، كما يحدث أثناء التطور الجنيني ، بما في ذلك تكوين الأصابع وارتشاف ذيل الشرغوف.

لذلك ، فإن إصابة الخلايا وموتها مهمان في كل من علم وظائف الأعضاء والفيزيولوجيا المرضية. موت الخلايا الفسيولوجي مهم للغاية أثناء التطور الجنيني والتطور الجنيني. أدت دراسة موت الخلايا أثناء التطور إلى معلومات مهمة وجديدة عن الجينات الجزيئية المعنية ، خاصة من خلال دراسة التطور في الحيوانات اللافقارية. في هذه الحيوانات ، تمت دراسة الموقع الدقيق وأهمية الخلايا التي ستخضع لموت الخلايا بعناية ، وباستخدام تقنيات الطفرات التقليدية ، تم الآن تحديد العديد من الجينات المعنية. في الأعضاء البالغة ، يتحكم التوازن بين موت الخلايا وتكاثر الخلايا في حجم الأعضاء. في بعض الأعضاء ، مثل الجلد والأمعاء ، هناك دوران مستمر للخلايا. في الجلد ، على سبيل المثال ، تتمايز الخلايا عند وصولها إلى السطح ، وتخضع أخيرًا للتمايز النهائي وموت الخلايا بينما يستمر التقرن في تكوين مغلفات متشابكة.

العديد من فئات المواد الكيميائية السامة قادرة على إحداث إصابة الخلايا الحادة تليها الموت. وتشمل هذه نقص الأكسجين ونقص التروية ونظائرها الكيميائية مثل سيانيد البوتاسيوم ؛ المواد الكيميائية المسرطنة ، والتي تشكل مركبات كهربائية ترتبط تساهميًا بالبروتينات الموجودة في الأحماض النووية ؛ المواد الكيميائية المؤكسدة ، مما يؤدي إلى تكوين الجذور الحرة والأضرار المؤكسدة ؛ تفعيل المكمل. ومجموعة متنوعة من حامض أيون الكالسيوم. موت الخلية هو أيضا عنصر مهم في التسرطن الكيميائي. العديد من المواد الكيميائية المسرطنة الكاملة ، عند الجرعات المسببة للسرطان ، تنتج نخرًا حادًا والتهابًا يتبعه التجدد وتكوين الأورام.

التعريفات

إصابة الخلية

تُعرَّف إصابة الخلية بأنها حدث أو حافز ، مثل مادة كيميائية سامة ، تزعج التوازن الطبيعي للخلية ، مما يتسبب في حدوث عدد من الأحداث (الشكل 1). الأهداف الرئيسية للإصابة المميتة الموضحة هي تثبيط تخليق ATP أو تعطيل سلامة غشاء البلازما أو سحب عوامل النمو الأساسية.

الشكل 1. إصابة الخلية

TOX060F1

تؤدي الإصابات المميتة إلى موت الخلية بعد فترة زمنية متغيرة ، حسب درجة الحرارة ونوع الخلية والمحفز ؛ أو يمكن أن تكون غير مميتة أو مزمنة - أي أن الإصابة تؤدي إلى حالة استتباب متغيرة والتي ، على الرغم من كونها غير طبيعية ، لا تؤدي إلى موت الخلايا (Trump and Arstila 1971؛ Trump and Berezesky 1992؛ Trump and Berezesky 1995؛ Trump، Berezesky and أوسورنيو فارغاس 1981). في حالة الإصابة المميتة ، هناك مرحلة تسبق وقت موت الخلية

خلال هذا الوقت ، ستتعافى الخلية ؛ ومع ذلك ، بعد نقطة زمنية معينة ("نقطة اللاعودة" أو نقطة موت الخلية) ، فإن إزالة الإصابة لا تؤدي إلى الشفاء ولكن بدلاً من ذلك تخضع الخلية للتدهور والتحلل المائي ، مما يؤدي في النهاية إلى تحقيق التوازن الفيزيائي والكيميائي مع بيئة. هذه هي المرحلة المعروفة بالنخر. خلال المرحلة الأولية ، تحدث عدة أنواع رئيسية من التغيير ، اعتمادًا على الخلية ونوع الإصابة. تُعرف هذه باسم موت الخلايا المبرمج والأورام.

 

 

 

 

 

موت الخلايا المبرمج

موت الخلايا المبرمج مشتق من الكلمات اليونانية APO، مما يعني بعيدًا عن ، و إطراق، مما يعني السقوط. المصطلح السقوط من مشتق من حقيقة أنه ، خلال هذا النوع من التغيير الأولي ، تتقلص الخلايا وتخضع لنزيف ملحوظ في المحيط. ثم تنفصل الفقاعات وتطفو بعيدًا. يحدث موت الخلايا المبرمج في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا بعد أنواع مختلفة من الإصابات السامة (Wyllie، Kerr and Currie 1980). إنه بارز بشكل خاص في الخلايا الليمفاوية ، حيث يكون الآلية السائدة لدوران الخلايا الليمفاوية المستنسخة. تؤدي الشظايا الناتجة إلى الأجسام القاعدية التي تُرى داخل الضامة في الغدد الليمفاوية. في الأعضاء الأخرى ، يحدث موت الخلايا المبرمج عادةً في الخلايا المفردة التي يتم إزالتها سريعًا قبل وبعد الموت عن طريق البلعمة من الشظايا بواسطة الخلايا المتنيّة المجاورة أو الضامة. عادة لا يؤدي موت الخلايا المبرمج الذي يحدث في الخلايا المفردة مع البلعمة اللاحقة إلى حدوث التهاب. قبل الموت ، تُظهر الخلايا المبرمجية عصارة خلوية كثيفة جدًا مع ميتوكوندريا طبيعية أو مكثفة. الشبكة الإندوبلازمية (ER) طبيعية أو متوسعة قليلاً فقط. يتكتل الكروماتين النووي بشكل ملحوظ على طول الغلاف النووي وحول النواة. الكفاف النووي هو أيضا غير منتظم ويحدث التشرذم النووي. يرتبط تكاثف الكروماتين بتفتيت الحمض النووي الذي يحدث في كثير من الحالات بين النوكليوزومات ، مما يعطي مظهر سلم مميزًا عند الرحلان الكهربي.

في موت الخلايا المبرمج ، زادت [Ca2+]i قد يحفز K.+ أدى التدفق إلى تقلص الخلية ، والذي ربما يتطلب ATP. وبالتالي ، فإن الإصابات التي تثبط تمامًا تخليق ATP ، من المرجح أن تؤدي إلى موت الخلايا المبرمج. زيادة مطردة في [Ca2+]i له عدد من الآثار الضارة بما في ذلك تنشيط البروتياز والنوكليازات الداخلية والفوسفوليباز. يؤدي تنشيط نوكلياز داخلي إلى حدوث فواصل في شرائط الحمض النووي المفردة والمزدوجة والتي بدورها تحفز المستويات المتزايدة من البروتين p53 وفي الارتباط بالريبوزيل متعدد ADP والبروتينات النووية الضرورية لإصلاح الحمض النووي. يؤدي تنشيط البروتياز إلى تعديل عدد من الركائز بما في ذلك الأكتين والبروتينات ذات الصلة التي تؤدي إلى تكوين البليب. ركيزة أخرى مهمة هي بوليميريز بولي (ADP-ribose) (PARP) ، الذي يثبط إصلاح الحمض النووي. زيادة [Ca2+]i يرتبط أيضًا بتنشيط عدد من كينازات البروتين ، مثل MAP kinase و calodulin kinase وغيرها. تشارك هذه الكينازات في تنشيط عوامل النسخ التي تبدأ النسخ الفوري للجينات المبكرة ، على سبيل المثال ، c-fos و c-jun و c-myc ، وفي تنشيط phospholipase A2 مما يؤدي إلى نفاذية غشاء البلازما والأغشية داخل الخلايا مثل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

الأورام

Oncosis مشتق من الكلمة اليونانية com.onkos، للتضخم ، سمي بهذا الاسم لأنه في هذا النوع من التغيير الأولي تبدأ الخلية في الانتفاخ على الفور تقريبًا بعد الإصابة (Majno and Joris 1995). سبب التورم هو زيادة الكاتيونات في الماء داخل الخلية. إن الكاتيون الرئيسي المسؤول هو الصوديوم ، والذي يتم تنظيمه عادة للحفاظ على حجم الخلية. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود ATP أو إذا تم تثبيط Na-ATPase في البلازما ، يتم فقدان التحكم في الحجم بسبب البروتين داخل الخلايا ، ويستمر الصوديوم في الزيادة في الماء. من بين الأحداث المبكرة في الأورام ، وبالتالي ، زادت [Na+]i مما يؤدي إلى تورم الخلايا وزيادة [Ca2+]i ناتج إما عن التدفق من الفضاء خارج الخلية أو الإفراج عن المخازن داخل الخلايا. ينتج عن هذا تورم في العصارة الخلوية ، وتورم في الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي ، وتشكيل فقاعات مائية حول سطح الخلية. تخضع الميتوكوندريا في البداية للتكثيف ، لكنها تظهر أيضًا في وقت لاحق تورمًا عالي السعة بسبب تلف الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. في هذا النوع من التغيير الأولي ، يخضع الكروماتين للتكثيف والتدهور في النهاية ؛ ومع ذلك ، لا يُرى نمط السلم المميز لموت الخلايا المبرمج.

نخر

يشير النخر إلى سلسلة من التغييرات التي تحدث بعد موت الخلية عندما يتم تحويل الخلية إلى حطام يتم إزالته عادةً عن طريق الاستجابة الالتهابية. يمكن التمييز بين نوعين: نخر الورم ونخر موت الخلايا المبرمج. يحدث النخر الورمي عادةً في مناطق كبيرة ، على سبيل المثال ، في احتشاء عضلة القلب أو على المستوى الإقليمي في عضو بعد السمية الكيميائية ، مثل النبيبات القريبة الكلوية بعد إعطاء HgCl2. تتأثر مناطق واسعة من العضو والخلايا الميتة تحرض بسرعة تفاعلًا التهابيًا ، حادًا أولاً ثم مزمنًا. في حالة بقاء الكائن الحي ، يتبع النخر في العديد من الأعضاء إزالة الخلايا الميتة والتجدد ، على سبيل المثال ، في الكبد أو الكلى بعد التسمم الكيميائي. على النقيض من ذلك ، يحدث نخر موت الخلايا المبرمج عادةً على أساس خلية واحدة ويتشكل الحطام النخر داخل الخلايا البلعمية للبلاعم أو الخلايا المتني المجاورة. تشمل الخصائص المبكرة للخلايا النخرية الانقطاعات في استمرارية غشاء البلازما وظهور كثافات ندفية ، تمثل البروتينات المشوهة داخل مصفوفة الميتوكوندريا. في بعض أشكال الإصابة التي لا تتداخل مبدئيًا مع تراكم الكالسيوم في الميتوكوندريا ، يمكن رؤية رواسب فوسفات الكالسيوم داخل الميتوكوندريا. تتفتت أنظمة الأغشية الأخرى بالمثل ، مثل ER ، والجسيمات الحالة ، وجهاز جولجي. في نهاية المطاف ، يخضع الكروماتين النووي للتحلل الناتج عن هجوم بواسطة هيدروليسات الليزوزومات. بعد موت الخلايا ، تلعب هيدروليسات الليزوزومات دورًا مهمًا في إزالة الحطام باستخدام الكاتيبسين والنيوكليولاز والليباز نظرًا لأن هذه تحتوي على درجة الحموضة المثلى ويمكنها البقاء على قيد الحياة من انخفاض درجة الحموضة للخلايا الميتة بينما يتم تغيير خصائص الإنزيمات الخلوية الأخرى وتعطيلها.

آليات

التحفيز الأولي

في حالة الإصابات المميتة ، فإن التفاعلات الأولية الأكثر شيوعًا التي تؤدي إلى الإصابة التي تؤدي إلى موت الخلايا هي التداخل مع استقلاب الطاقة ، مثل نقص الأكسجين ، ونقص التروية أو مثبطات التنفس ، وتحلل السكر مثل سيانيد البوتاسيوم ، وأول أكسيد الكربون ، وخلات اليود ، و حالا. كما ذكرنا سابقًا ، الجرعات العالية من المركبات التي تثبط استقلاب الطاقة عادةً ما تؤدي إلى الإصابة بالأورام. النوع الشائع الآخر من الإصابات الأولية التي تؤدي إلى موت الخلايا الحاد هو تعديل وظيفة غشاء البلازما (Trump and Arstila 1971؛ Trump، Berezesky and Osornio-Vargas 1981). يمكن أن يكون هذا إما ضررًا مباشرًا ونفاذية ، كما هو الحال في حالة الصدمة أو تنشيط مجمع C5b-C9 من المكمل ، أو التلف الميكانيكي لغشاء الخلية أو تثبيط الصوديوم والبوتاسيوم (Na).+-K+) ضخ مع الجليكوسيدات مثل ouabain. أيونات الكالسيوم مثل أيونوميسين أو A23187 ، والتي تحمل بسرعة [Ca2+] أسفل الانحدار إلى داخل الخلية ، يسبب أيضًا إصابة مميتة حادة. في بعض الحالات ، يكون النمط في التغيير الأولي هو موت الخلايا المبرمج. في حالات أخرى ، هو الأورام.

مسارات الإشارات

مع العديد من أنواع الإصابات ، يتأثر تنفس الميتوكوندريا والفسفرة التأكسدية بسرعة. في بعض الخلايا ، يحفز هذا التحلل اللاهوائي ، القادر على الحفاظ على ATP ، ولكن مع العديد من الإصابات يتم تثبيط هذا. يؤدي عدم وجود ATP إلى الفشل في تنشيط عدد من العمليات الاستتبابية المهمة ، ولا سيما التحكم في التوازن الأيوني داخل الخلايا (Trump and Berezesky 1992 ؛ Trump و Berezesky and Osornio-Vargas 1981). ينتج عن هذا زيادات سريعة في [Ca2+]i، وزاد [Na+] و [Cl-] ينتج عنه تورم الخلايا. يزيد في [Ca2+]i يؤدي إلى تنشيط عدد من آليات الإشارة الأخرى التي تمت مناقشتها أدناه ، بما في ذلك سلسلة من الكينازات ، والتي يمكن أن تؤدي إلى زيادة النسخ الجيني المبكر الفوري. زيادة [Ca2+]i يقوم أيضًا بتعديل وظيفة الهيكل الخلوي ، مما يؤدي جزئيًا إلى تكوين الفقاعات وتنشيط نوكليازات داخلية وبروتياز وفوسفوليباز. يبدو أن هذه تؤدي إلى العديد من التأثيرات المهمة التي نوقشت أعلاه ، مثل تلف الغشاء من خلال تنشيط البروتياز والليباز ، والتدهور المباشر للحمض النووي من تنشيط نوكلياز داخلية ، وتفعيل كينازات مثل MAP kinase و kalodulin kinase ، والتي تعمل كعوامل نسخ.

من خلال العمل المكثف على التنمية في اللافقاريات جيم ايليجانس ذبابة الفاكهةبالإضافة إلى الخلايا البشرية والحيوانية ، تم تحديد سلسلة من الجينات المؤيدة للموت. تم العثور على بعض هذه الجينات اللافقارية لها نظائر من الثدييات. على سبيل المثال ، الجين ced-3 ، وهو ضروري لموت الخلايا المبرمج في ايليجانس ، له نشاط إنزيم البروتياز وتماثل قوي مع الإنزيم المحول للإنترلوكين في الثدييات (ICE). تم التعرف مؤخرًا على جين وثيق الصلة يسمى apopain أو prICE مع تماثل أقرب (Nicholson et al. 1995). في ذبابة الفاكهة، يبدو أن جين الحاصدة متورط في إشارة تؤدي إلى موت الخلية المبرمج. تشمل الجينات الأخرى المؤيدة للموت بروتين غشاء Fas والجين المهم المثبط للورم ، p53 ، والذي يتم حفظه على نطاق واسع. يتم إحداث p53 على مستوى البروتين بعد تلف الحمض النووي وعندما يعمل الفسفرة كعامل نسخ لجينات أخرى مثل gadd45 و waf-1 ، والتي تشارك في إشارات موت الخلية. يبدو أن الجينات المبكرة الأخرى مثل c-fos و c-jun و c-myc تشارك أيضًا في بعض الأنظمة.

في الوقت نفسه ، هناك جينات مضادة للموت يبدو أنها تعارض الجينات المؤيدة للموت. كان أول من تم التعرف عليه هو ced-9 من جيم ايليجانس، وهو متماثل لـ bcl-2 في البشر. تعمل هذه الجينات بطريقة غير معروفة حتى الآن لمنع قتل الخلايا عن طريق السموم الجينية أو الكيميائية. تشير بعض الأدلة الحديثة إلى أن bcl-2 قد يعمل كمضاد للأكسدة. حاليًا ، هناك الكثير من الجهود الجارية لتطوير فهم الجينات المعنية وتطوير طرق لتنشيط أو تثبيط هذه الجينات ، اعتمادًا على الموقف.

 

الرجوع

الأحد، 16 يناير 2011 16: 34

علم السموم الوراثي

علم السموم الجيني ، بحكم التعريف ، هو دراسة كيفية تأثير العوامل الكيميائية أو الفيزيائية على عملية الوراثة المعقدة. تُعرَّف المواد الكيميائية السامة للجينات بأنها مركبات قادرة على تعديل المادة الوراثية للخلايا الحية. يعتمد احتمال أن تسبب مادة كيميائية معينة ضررًا وراثيًا حتمًا على عدة متغيرات ، بما في ذلك مستوى تعرض الكائن الحي للمادة الكيميائية ، وتوزيع المادة الكيميائية والاحتفاظ بها بمجرد دخولها الجسم ، وكفاءة التنشيط الأيضي و / أو أنظمة إزالة السموم في الأنسجة المستهدفة ، وتفاعل المادة الكيميائية أو نواتجها مع الجزيئات الكبيرة الحرجة داخل الخلايا. يعتمد احتمال أن يتسبب الضرر الجيني في المرض في نهاية المطاف على طبيعة الضرر ، وقدرة الخلية على إصلاح أو تضخيم الضرر الجيني ، وفرصة التعبير عن أي تغيير تم إحداثه ، وقدرة الجسم على التعرف على تكاثر وتثبيته. الخلايا الشاذة.

في الكائنات الحية الأعلى ، يتم تنظيم المعلومات الوراثية في الكروموسومات. تتكون الكروموسومات من خيوط مكثفة بإحكام من الحمض النووي المرتبط بالبروتين. داخل كروموسوم واحد ، يوجد كل جزيء DNA كزوج من سلاسل طويلة غير متفرعة من الوحدات الفرعية للنيوكليوتيدات المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط phosphodiester التي تنضم إلى الكربون الخامس لشق ديوكسيريبوز واحد إلى الكربون الثالث التالي (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك ، يتم إرفاق واحدة من أربع قواعد نيوكليوتيدات مختلفة (الأدينين ، السيتوزين ، الجوانين أو الثايمين) بكل وحدة فرعية ديوكسيريبوز مثل الخرز على سلسلة. ثلاثي الأبعاد ، يشكل كل زوج من خيوط الحمض النووي حلزونًا مزدوجًا مع توجيه جميع القواعد نحو داخل اللولب. داخل اللولب ، ترتبط كل قاعدة بقاعدتها التكميلية على خيط DNA المقابل ؛ تملي الرابطة الهيدروجينية الاقتران القوي غير التساهمي للأدينين مع الثايمين والجوانين مع السيتوزين (الشكل 3). نظرًا لأن تسلسل قواعد النوكليوتيدات مكمل طوال طول جزيء الحمض النووي المزدوج ، فإن كلا الخيطين يحملان نفس المعلومات الجينية بشكل أساسي. في الواقع ، أثناء تكرار الحمض النووي ، يعمل كل خيط كقالب لإنتاج حبلا شريك جديد.

الشكل 1. (أ) الأساسي ، (ب) الثانوي ، (ج) التنظيم العالي للمعلومات الوراثية البشرية

TOX090F1باستخدام RNA ومجموعة من البروتينات المختلفة ، تقوم الخلية في النهاية بفك شفرة المعلومات المشفرة بواسطة التسلسل الخطي للقواعد داخل مناطق معينة من الحمض النووي (الجينات) وتنتج بروتينات ضرورية لبقاء الخلية الأساسية وكذلك النمو الطبيعي والتمايز. في جوهرها ، تعمل النيوكليوتيدات مثل الأبجدية البيولوجية التي تُستخدم لترميز الأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات.

عندما يتم إدخال نيوكليوتيدات غير صحيحة أو فقدان نيوكليوتيدات ، أو عند إضافة نيوكليوتيدات غير ضرورية أثناء تخليق الحمض النووي ، يسمى الخطأ طفرة. تشير التقديرات إلى حدوث أقل من طفرة واحدة لكل 109 تم دمج النيوكليوتيدات أثناء التكاثر الطبيعي للخلايا. على الرغم من أن الطفرات ليست بالضرورة ضارة ، فإن التغييرات التي تسبب تعطيل أو زيادة التعبير عن الجينات المهمة يمكن أن تؤدي إلى مجموعة متنوعة من الاضطرابات ، بما في ذلك السرطان والأمراض الوراثية والتشوهات التنموية والعقم والموت الجنيني أو في الفترة المحيطة بالولادة. في حالات نادرة جدًا ، يمكن أن تؤدي الطفرة إلى تعزيز البقاء على قيد الحياة ؛ مثل هذه التكرارات هي أساس الانتقاء الطبيعي.

على الرغم من أن بعض المواد الكيميائية تتفاعل مباشرة مع الحمض النووي ، إلا أن معظمها يتطلب تنشيط التمثيل الغذائي. في الحالة الأخيرة ، تكون الوسائط المحبة للكهرباء مثل الإيبوكسيدات أو أيونات الكربون هي المسؤولة في النهاية عن إحداث الآفات في مجموعة متنوعة من المواقع المحبة للنواة داخل المادة الوراثية (الشكل 2). في حالات أخرى ، يتم التوسط في السمية الجينية من خلال المنتجات الثانوية للتفاعل المركب مع الدهون داخل الخلايا أو البروتينات أو الأكسجين.

الشكل 2. التنشيط الحيوي لما يلي: أ) بنزو (أ) بيرين ؛ و ب) N- نيتروسودي ميثيل أمين

TOX090F2

بسبب وفرتها النسبية في الخلايا ، فإن البروتينات هي الهدف الأكثر شيوعًا للتفاعلات السامة. ومع ذلك ، يعد تعديل الحمض النووي مصدر قلق أكبر بسبب الدور المركزي لهذا الجزيء في تنظيم النمو والتمايز من خلال أجيال متعددة من الخلايا.

على المستوى الجزيئي ، تميل المركبات المحبة للكهرباء إلى مهاجمة الأكسجين والنيتروجين في الحمض النووي. المواقع الأكثر عرضة للتعديل موضحة في الشكل 3. على الرغم من أن الأكسجين داخل مجموعات الفوسفات في العمود الفقري للحمض النووي هي أيضًا أهداف للتعديل الكيميائي ، يُعتقد أن الضرر الذي يلحق بالقواعد أكثر صلة من الناحية البيولوجية نظرًا لأن هذه المجموعات تعتبر المعلومات الأساسية عناصر في جزيء الحمض النووي.

الشكل 3. المواقع الأولية لتلف الحمض النووي الناجم كيميائياً

TOX090F3

عادةً ما تمارس المركبات التي تحتوي على جزء محب للكهرباء السمية الجينية عن طريق إنتاج أحاديات المقربة في الحمض النووي. وبالمثل ، يمكن للمركبات التي تحتوي على شقين تفاعليين أو أكثر أن تتفاعل مع مركزين مختلفين للنواة ، وبالتالي تنتج روابط متقاطعة داخل أو بين الجزيئات في المادة الوراثية (الشكل 4). يمكن أن تكون الارتباطات المتقاطعة بين DNA-DNA و DNA-البروتين سامة للخلايا بشكل خاص لأنها يمكن أن تشكل كتل كاملة لتكرار الحمض النووي. ولأسباب واضحة ، فإن موت الخلية يقضي على احتمالية تحورها أو تحوّلها الورمي. يمكن أن تعمل العوامل السامة للجينات أيضًا عن طريق إحداث فواصل في العمود الفقري للفوسفوديستر ، أو بين القواعد والسكريات (إنتاج مواقع غير أساسية) في الحمض النووي. قد تكون هذه الفواصل نتيجة مباشرة للتفاعل الكيميائي في موقع الضرر ، أو قد تحدث أثناء إصلاح أحد الأنواع المذكورة أعلاه من آفة الحمض النووي.

الشكل 4. أنواع مختلفة من الأضرار التي لحقت بمركب البروتين والحمض النووي

TOX090F4

على مدى الثلاثين إلى الأربعين عامًا الماضية ، تم تطوير مجموعة متنوعة من التقنيات لرصد نوع الضرر الجيني الناجم عن المواد الكيميائية المختلفة. يتم وصف هذه الاختبارات بالتفصيل في مكان آخر من هذا الفصل و موسوعة.

قد يؤدي اختلال "التكاثر الدقيق" مثل المقاربات الأحادية أو المواقع اللاهوائية أو الفواصل أحادية الخيط في النهاية إلى بدائل زوج القاعدة النوكليوتيدية ، أو إدخال أو حذف شظايا عديد النوكليوتيد القصيرة في الحمض النووي الصبغي. في المقابل ، قد تؤدي "التحولات الكبيرة" ، مثل التقريب الضخم ، أو الروابط المتقاطعة ، أو الفواصل المزدوجة الجديلة إلى اكتساب أو فقدان أو إعادة ترتيب قطع كبيرة نسبيًا من الكروموسومات. على أي حال ، يمكن أن تكون العواقب مدمرة للكائن الحي لأن أيًا من هذه الأحداث يمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا أو فقدان الوظيفة أو التحول الخبيث للخلايا. إن الكيفية الدقيقة التي يتسبب بها تلف الحمض النووي في الإصابة بالسرطان غير معروفة إلى حد كبير. يُعتقد حاليًا أن العملية قد تنطوي على تنشيط غير مناسب للجينات المسرطنة الأولية مثل myc رأسو / أو تعطيل الجينات المثبطة للورم التي تم تحديدها مؤخرًا مثل p53. يؤدي التعبير غير الطبيعي لأي نوع من الجينات إلى إبطال الآليات الخلوية الطبيعية للتحكم في تكاثر الخلايا و / أو التمايز.

تشير كثرة الأدلة التجريبية إلى أن تطور السرطان بعد التعرض للمركبات المحبة للكهرباء يعد حدثًا نادرًا نسبيًا. يمكن تفسير ذلك جزئيًا بالقدرة الذاتية للخلية على التعرف على الحمض النووي التالف وإصلاحه أو فشل الخلايا ذات الحمض النووي التالف في البقاء على قيد الحياة. أثناء الإصلاح ، تتم إزالة القاعدة التالفة أو النيوكليوتيدات أو الامتداد القصير من النيوكليوتيدات المحيطة بموقع الضرر و (باستخدام الشريط المعاكس كقالب) يتم تصنيع قطعة جديدة من الحمض النووي وتقسيمها في مكانها. لكي تكون فعالة ، يجب أن يتم إصلاح الحمض النووي بدقة كبيرة قبل انقسام الخلية ، قبل فرص انتشار الطفرة.

أظهرت الدراسات السريرية أن الأشخاص الذين يعانون من عيوب وراثية في القدرة على إصلاح تلف الحمض النووي غالبًا ما يصابون بالسرطان و / أو تشوهات النمو في سن مبكرة (الجدول 1). توفر مثل هذه الأمثلة دليلاً قوياً يربط بين تراكم تلف الحمض النووي والأمراض التي تصيب الإنسان. وبالمثل ، فإن العوامل التي تعزز تكاثر الخلايا (مثل خلات tetradecanoylphorbol) غالبًا ما تعزز التسرطن. بالنسبة لهذه المركبات ، قد يكون الاحتمال المتزايد للتحول الورمي نتيجة مباشرة لانخفاض الوقت المتاح للخلية لإجراء إصلاح مناسب للحمض النووي.

الجدول 1. الاضطرابات الوراثية المعرضة للسرطان والتي يبدو أنها تنطوي على عيوب في إصلاح الحمض النووي

أعراض أعراض النمط الظاهري الخلوي
ترنح توسع الشعريات التدهور العصبي
نقص المناعة
ارتفاع معدل الإصابة بسرطان الغدد الليمفاوية
فرط الحساسية للإشعاع المؤين وبعض عوامل الألكلة.
تكرار غير منظم للحمض النووي التالف (قد يشير إلى تقصير الوقت لإصلاح الحمض النووي)
متلازمة بلوم تشوهات النمو
آفات على الجلد المكشوف
ارتفاع نسبة الإصابة بأورام الجهاز المناعي والجهاز الهضمي
ارتفاع معدل الانحرافات الصبغية
خلل في الربط المرتبط بإصلاح الحمض النووي
فقر فانسوني تأخر النمو
ارتفاع معدل الإصابة بسرطان الدم
فرط الحساسية لعوامل التشابك
ارتفاع معدل الانحرافات الصبغية
الإصلاح المعيب للروابط المتقاطعة في الحمض النووي
سرطان القولون الوراثي nonpolyposis ارتفاع نسبة الإصابة بسرطان القولون خلل في إصلاح عدم تطابق الحمض النووي (عندما يحدث إدخال نيوكليوتيد خاطئ أثناء النسخ المتماثل)
جفاف الجلد المصطبغ ارتفاع نسبة الإصابة بورم الظهارة في المناطق المكشوفة من الجلد
ضعف عصبي (في كثير من الحالات)
فرط الحساسية للأشعة فوق البنفسجية والعديد من المواد الكيميائية المسرطنة
عيوب في إصلاح الختان و / أو تكرار الحمض النووي التالف

 

يمكن إرجاع النظريات المبكرة حول كيفية تفاعل المواد الكيميائية مع الحمض النووي إلى الدراسات التي أجريت أثناء تطوير غاز الخردل لاستخدامه في الحرب. نما مزيد من الفهم من الجهود المبذولة لتحديد العوامل المضادة للسرطان التي من شأنها أن توقف بشكل انتقائي تكاثر الخلايا السرطانية سريعة الانقسام. أدى القلق العام المتزايد بشأن المخاطر في بيئتنا إلى إجراء مزيد من البحث في آليات وعواقب التفاعل الكيميائي مع المادة الوراثية. يتم عرض أمثلة على أنواع مختلفة من المواد الكيميائية التي تمارس السمية الجينية في الجدول 2.

الجدول 2. أمثلة على المواد الكيميائية التي تظهر السمية الجينية في الخلايا البشرية

فئة المواد الكيميائية مثال مصدر التعرض الآفة المحتملة السمية الجينية
الأفلاتوكسين أفلاتوكسين ب 1 طعام ملوث تقارب الحمض النووي الضخم
الأمينات العطرية 2-أسيتامينوفلورين بيئي تقارب الحمض النووي الضخم
كينونات أزيريديني ميتوميسين ج العلاج الكيميائي للسرطان المقاربات الأحادية ، الروابط المتشابكة المتداخلة والفواصل أحادية الخيط في الحمض النووي.
الهيدروكربونات المكلورة كلوريد الفينيل بيئي المقاربات الأحادية في الحمض النووي
المعادن والمركبات المعدنية سيسبلاتين العلاج الكيميائي للسرطان كل من الروابط المتقاطعة داخل وبين حبلا في الحمض النووي
  مركبات النيكل بيئي المقاربات الأحادية والكسر أحادي الخيط في الحمض النووي
خردل النيتروجين سيكلوفوسفاميد العلاج الكيميائي للسرطان المقاربات الأحادية والارتباطات المتشابكة في الحمض النووي
النتروزامين N- نيتروسوديميثيل أمين طعام ملوث المقاربات الأحادية في الحمض النووي
الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات بنزو (أ) بيرين بيئي تقارب الحمض النووي الضخم

 

الرجوع

الأحد، 16 يناير 2011 18: 35

علم السموم المناعية

تتمثل وظائف الجهاز المناعي في حماية الجسم من غزو العوامل المعدية وتوفير المراقبة المناعية ضد الخلايا السرطانية الناشئة. له خط دفاع أول غير محدد ويمكن أن يبدأ تفاعلات المستجيب نفسه ، وفرعًا محددًا مكتسبًا ، تحمل فيه الخلايا الليمفاوية والأجسام المضادة خصوصية التعرف والتفاعل اللاحق تجاه المستضد.

تم تعريف علم السموم المناعية على أنه "التخصص المعني بدراسة الأحداث التي يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات غير مرغوب فيها نتيجة تفاعل الكائنات الحيوية الغريبة مع جهاز المناعة. قد تنتج هذه الأحداث غير المرغوب فيها نتيجة (1) تأثير مباشر و / أو غير مباشر للحيوية الغريبة (و / أو منتج التحول البيولوجي الخاص بها) على جهاز المناعة ، أو (2) استجابة مضيفة تعتمد على المناعة للمركب و / أو المستقلب (المستقلبات) أو المستضدات المضيفة المعدلة بواسطة المركب أو مستقلباته "(برلين وآخرون 1987).

عندما يعمل الجهاز المناعي كهدف سلبي للإهانات الكيميائية ، يمكن أن تكون النتيجة انخفاض المقاومة للعدوى وأنواع معينة من الأورام ، أو عدم تنظيم / تحفيز المناعة الذي يمكن أن يؤدي إلى تفاقم الحساسية أو المناعة الذاتية. في حالة أن الجهاز المناعي يستجيب لخصوصية المستضد للأجانب الحيوية أو مستضد العائل المعدل بواسطة المركب ، يمكن أن تظهر السمية كأنواع الحساسية أو أمراض المناعة الذاتية.

تم تطوير نماذج حيوانية للتحقيق في قمع المناعة الناجم عن المواد الكيميائية ، وتم التحقق من صحة عدد من هذه الطرق (Burleson ، Munson ، و Dean 1995 ؛ IPCS 1996). لأغراض الاختبار ، يتم اتباع نهج متدرج لإجراء اختيار مناسب من العدد الهائل من المقايسات المتاحة. بشكل عام ، الهدف من المستوى الأول هو تحديد المواد السامة للمناعة المحتملة. إذا تم تحديد السمية المناعية المحتملة ، يتم إجراء المستوى الثاني من الاختبار لتأكيد وتوصيف التغييرات الملحوظة. تشمل تحقيقات المستوى الثالث دراسات خاصة حول آلية عمل المركب. تم تحديد العديد من الكائنات الحية الغريبة على أنها مواد سامة للمناعة تسبب كبت المناعة في مثل هذه الدراسات التي أجريت على حيوانات المختبر.

قاعدة البيانات الخاصة باضطرابات وظائف المناعة لدى البشر بسبب المواد الكيميائية البيئية محدودة (Descotes 1986؛ NRC Subcommittee on Immunotoxicology 1992). لم يحظ استخدام علامات السمية المناعية باهتمام كبير في الدراسات السريرية والوبائية للتحقيق في تأثير هذه المواد الكيميائية على صحة الإنسان. لم يتم إجراء مثل هذه الدراسات بشكل متكرر ، ولا يسمح تفسيرها في كثير من الأحيان باستخلاص استنتاجات لا لبس فيها ، على سبيل المثال بسبب الطبيعة غير المنضبطة للتعرض. لذلك ، في الوقت الحاضر ، يشكل تقييم السمية المناعية في القوارض ، مع الاستقراء اللاحق للإنسان ، أساس القرارات المتعلقة بالخطر والمخاطر.

تفاعلات فرط الحساسية ، لا سيما الربو التحسسي والتهاب الجلد التماسي ، هي مشاكل صحية مهنية مهمة في البلدان الصناعية (Vos، Younes and Smith 1995). تم التحقيق في ظاهرة التحسس التلامسي أولاً في خنزير غينيا (Andersen and Maibach 1985). حتى وقت قريب ، كان هذا هو النوع المفضل للاختبار التنبئي. تتوفر العديد من طرق اختبار خنازير غينيا ، وأكثرها استخدامًا هو اختبار تعظيم خنزير غينيا واختبار الرقعة المغطاة لـ Buehler. تزود اختبارات خنازير غينيا والأساليب الأحدث التي تم تطويرها في الفئران ، مثل اختبارات تورم الأذن وفحص العقدة الليمفاوية المحلية ، أخصائي السموم بالأدوات اللازمة لتقييم مخاطر حساسية الجلد. يختلف الوضع فيما يتعلق بتوعية الجهاز التنفسي اختلافًا كبيرًا. لا توجد حتى الآن طرق معتمدة جيدًا أو مقبولة على نطاق واسع لتحديد المواد المسببة للحساسية التنفسية الكيميائية على الرغم من إحراز تقدم في تطوير نماذج حيوانية للتحقيق في الحساسية التنفسية الكيميائية في خنزير غينيا والفأر.

تظهر البيانات البشرية أن العوامل الكيميائية ، وخاصة الأدوية ، يمكن أن تسبب أمراض المناعة الذاتية (Kammüller، Bloksma and Seinen 1989). هناك عدد من النماذج الحيوانية التجريبية لأمراض المناعة الذاتية البشرية. يشمل هذا كلا من علم الأمراض العفوي (على سبيل المثال الذئبة الحمامية الجهازية في الفئران السوداء النيوزيلندية) وظواهر المناعة الذاتية الناتجة عن التحصين التجريبي باستخدام مستضد ذاتي تفاعلي (على سبيل المثال التهاب المفاصل المستحث H37Ra في فئران سلالة لويس). يتم تطبيق هذه النماذج في التقييم قبل السريري للأدوية المثبطة للمناعة. تناول عدد قليل جدًا من الدراسات إمكانات هذه النماذج لتقييم ما إذا كان أحد الكائنات الحية الغريبة يؤدي إلى تفاقم المناعة الذاتية المستحثة أو الخلقية. النماذج الحيوانية المناسبة للتحقيق في قدرة المواد الكيميائية على إحداث أمراض المناعة الذاتية غير متوفرة تقريبًا. أحد النماذج المستخدمة إلى حدٍ محدود هو اختبار العقدة الليمفاوية المأبضية في الفئران. كما هو الحال عند البشر ، تلعب العوامل الوراثية دورًا حاسمًا في تطور أمراض المناعة الذاتية (AD) في حيوانات المختبر ، مما سيحد من القيمة التنبؤية لمثل هذه الاختبارات.

الجهاز المناعي

تتمثل الوظيفة الرئيسية لجهاز المناعة في الدفاع ضد البكتيريا والفيروسات والطفيليات والفطريات والخلايا الورمية. ويتحقق ذلك من خلال أعمال أنواع مختلفة من الخلايا ووسائطها القابلة للذوبان في حفل موسيقي مضبوط بدقة. يمكن تقسيم دفاع المضيف تقريبًا إلى مقاومة غير محددة أو فطرية ومناعة محددة أو مكتسبة بوساطة الخلايا الليمفاوية (Roitt، Brostoff and Male 1989).

مكونات الجهاز المناعي موجودة في جميع أنحاء الجسم (جونز وآخرون 1990). تم العثور على حجرة الخلايا الليمفاوية داخل الأعضاء الليمفاوية (الشكل 1). يتم تصنيف نخاع العظم والغدة الصعترية كأعضاء لمفاوية أولية أو مركزية. تشمل الأعضاء الليمفاوية الثانوية أو المحيطية العقد الليمفاوية والطحال والأنسجة اللمفاوية على طول الأسطح الإفرازية مثل الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي ، ما يسمى بالأنسجة اللمفاوية المرتبطة بالغشاء المخاطي (MALT). يوجد حوالي نصف الخلايا الليمفاوية في الجسم في أي وقت في MALT. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الجلد عضوًا مهمًا لتحفيز الاستجابات المناعية لمولدات المضادات الموجودة على الجلد. من المهم في هذه العملية خلايا لانجرهانز الموجودة في البشرة والتي لها وظيفة تقديم المستضد.

الشكل 1. الأعضاء والأنسجة اللمفاوية الأولية والثانوية

TOX110F1

تحدث الخلايا البلعمية من سلالة الوحيدات / البلاعم ، والتي تسمى نظام البلعمة أحادي النواة (MPS) ، في الأعضاء اللمفاوية وأيضًا في المواقع الخارجية ؛ تشمل الخلايا البلعمية الخارجية خلايا كوبفر في الكبد ، والضامة السنخية في الرئة ، والضامة المسراق في الكلية ، والخلايا الدبقية في الدماغ. توجد الكريات البيض متعددة الأشكال (PMNs) بشكل رئيسي في الدم ونخاع العظام ، ولكنها تتراكم في مواقع الالتهاب.

 

 

 

 

 

 

 

دفاع غير محدد

يتم تنفيذ خط الدفاع الأول للكائنات الحية الدقيقة بواسطة حاجز فيزيائي وكيميائي ، مثل الجلد والجهاز التنفسي والجهاز الهضمي. يتم مساعدة هذا الحاجز من خلال آليات وقائية غير محددة بما في ذلك الخلايا البلعمية ، مثل البلاعم والخلايا البيضاء متعددة الأشكال ، القادرة على قتل مسببات الأمراض ، والخلايا القاتلة الطبيعية ، والتي يمكنها أن تتلاشى الخلايا السرطانية والخلايا المصابة بالفيروس. كما يشارك النظام التكميلي وبعض مثبطات الميكروبات (مثل الليزوزيم) في الاستجابة غير النوعية.

مناعة محددة

بعد الاتصال الأولي للمضيف مع الممرض ، يتم إحداث استجابات مناعية محددة. السمة المميزة لخط الدفاع الثاني هذا هي التعرف على المحددات ، ما يسمى بالمستضدات أو الحواتم ، لمسببات الأمراض عن طريق المستقبلات الموجودة على سطح الخلية للخلايا اللمفاوية B و T. بعد التفاعل مع المستضد المحدد ، يتم تحفيز الخلية الحاملة للمستقبلات للخضوع للتكاثر والتمايز ، مما ينتج عنه استنساخ من الخلايا السلالة الخاصة بالمستضد المستخرج. تساعد الاستجابات المناعية المحددة في الدفاع غير المحدد المقدم لمسببات الأمراض عن طريق تحفيز فعالية الاستجابات غير المحددة. السمة الأساسية لمناعة معينة هي أن الذاكرة تتطور. يؤدي الاتصال الثانوي مع نفس المستضد إلى استجابة أسرع وأكثر قوة ولكن منظمة بشكل جيد.

لا يمتلك الجينوم القدرة على حمل رموز مجموعة من مستقبلات المستضدات الكافية للتعرف على عدد المستضدات التي يمكن مواجهتها. يتطور ذخيرة الخصوصية من خلال عملية إعادة ترتيب الجينات. هذه عملية عشوائية ، يتم خلالها خلق خصائص مختلفة. يتضمن هذا خصوصيات المكونات الذاتية ، والتي هي غير مرغوب فيها. عملية الانتقاء التي تحدث في الغدة الصعترية (الخلايا التائية) أو نخاع العظام (الخلايا البائية) تعمل على حذف هذه الخصائص غير المرغوب فيها.

تعتمد وظيفة المستجيب المناعي الطبيعي والتنظيم الاستتباري للاستجابة المناعية على مجموعة متنوعة من المنتجات القابلة للذوبان ، والمعروفة مجتمعة باسم السيتوكينات ، والتي يتم تصنيعها وإفرازها بواسطة الخلايا الليمفاوية وأنواع الخلايا الأخرى. السيتوكينات لها تأثيرات متعددة الموجات على الاستجابات المناعية والالتهابية. التعاون بين مجموعات الخلايا المختلفة مطلوب للاستجابة المناعية - تنظيم استجابات الأجسام المضادة ، وتراكم الخلايا والجزيئات المناعية في مواقع الالتهاب ، وبدء استجابات المرحلة الحادة ، والتحكم في وظيفة البلاعم السامة للخلايا والعديد من العمليات الأخرى المركزية لمقاومة المضيف . تتأثر هذه السيتوكينات ، وتعتمد عليها في كثير من الحالات ، بشكل فردي أو جماعي.

يتم التعرف على ذراعي مناعة محددة - المناعة الخلطية والحصانة الخلوية أو الخلوية:

الحصانة الخلطية. يتم تحفيز الخلايا الليمفاوية B في الذراع الخلطية بعد التعرف على المستضد بواسطة مستقبلات سطح الخلية. مستقبلات المستضد على الخلايا الليمفاوية B هي الغلوبولين المناعي (Ig). تبدأ الخلايا البائية الناضجة (خلايا البلازما) في إنتاج الغلوبولين المناعي الخاص بالمستضد الذي يعمل كأجسام مضادة في مصل الدم أو على طول الأسطح المخاطية. هناك خمس فئات رئيسية من الغلوبولين المناعي: (1) IgM ، Ig خماسي مع قدرة التراص المثلى ، والتي يتم إنتاجها لأول مرة بعد تحفيز المستضد ؛ (2) IgG ، Ig الرئيسي المتداول ، والذي يمكن أن يمر عبر المشيمة ؛ (3) IgA ، إفرازي Ig لحماية الأسطح المخاطية ؛ (4) IgE، Ig fixing to mast cells or basophilic granulocytes المشاركة في تفاعلات فرط الحساسية الفورية و (5) IgD ، وظيفتها الرئيسية كمستقبل على الخلايا اللمفاوية البائية.

مناعة خلوية. يتم التوسط في الذراع الخلوية لجهاز المناعة المحدد بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية. تحتوي هذه الخلايا أيضًا على مستقبلات مستضد على أغشيتها. يتعرفون على المستضد إذا تم تقديمه بواسطة الخلايا العارضة للمستضد في سياق مستضدات التوافق النسيجي. ومن ثم ، فإن هذه الخلايا لها قيود بالإضافة إلى خصوصية المستضد. تعمل الخلايا التائية كخلايا مساعدة للعديد من الاستجابات المناعية (بما في ذلك الخلطية) ، وتتوسط في تجنيد الخلايا الالتهابية ، ويمكنها ، كخلايا تي سامة للخلايا ، أن تقتل الخلايا المستهدفة بعد التعرف على مستضد معين.

آليات السمية المناعية

المناعة

تعتمد مقاومة المضيف الفعالة على السلامة الوظيفية لجهاز المناعة ، والتي تتطلب بدورها أن تكون الخلايا والجزيئات المكونة للاستجابات المناعية متوفرة بأعداد كافية وفي شكل تشغيلي. غالبًا ما يتسم نقص المناعة الخلقي عند البشر بعيوب في بعض سلالات الخلايا الجذعية ، مما يؤدي إلى ضعف أو غياب إنتاج الخلايا المناعية. عن طريق القياس مع أمراض نقص المناعة الخلقية والمكتسبة ، قد ينتج كبت المناعة الناتج عن المواد الكيميائية ببساطة عن انخفاض عدد الخلايا الوظيفية (IPCS ، 1996). قد يكون لغياب الخلايا الليمفاوية أو انخفاض عددها تأثيرات عميقة أكثر أو أقل على حالة المناعة. ارتبطت بعض حالات نقص المناعة والتثبيط المناعي الشديد ، كما يمكن أن يحدث في عمليات الزرع أو العلاج المثبط للخلايا ، على وجه الخصوص بزيادة حالات العدوى الانتهازية وبعض الأمراض الورمية. يمكن أن تكون العدوى بكتيرية أو فيروسية أو فطرية أو من الأوالي ، ويعتمد النوع السائد من العدوى على نقص المناعة المرتبط. قد يُتوقع أن يؤدي التعرض للمواد الكيميائية البيئية المثبطة للمناعة إلى أشكال أكثر دقة من كبت المناعة ، والتي قد يكون من الصعب اكتشافها. قد يؤدي ذلك ، على سبيل المثال ، إلى زيادة معدل الإصابة بعدوى مثل الأنفلونزا أو نزلات البرد.

نظرًا لتعقيد جهاز المناعة ، مع وجود مجموعة متنوعة من الخلايا والوسطاء والوظائف التي تشكل شبكة معقدة وتفاعلية ، تتمتع المركبات السامة للمناعة بفرص عديدة لإحداث تأثير. على الرغم من أن طبيعة الآفات الأولية التي تسببها العديد من المواد الكيميائية السامة للمناعة لم يتم توضيحها بعد ، إلا أن هناك معلومات متزايدة متاحة ، مشتقة في الغالب من الدراسات التي أجريت على حيوانات المختبر ، فيما يتعلق بالتغيرات المناعية التي تؤدي إلى اكتئاب وظيفة المناعة (دين وآخرون 1994) . قد تحدث التأثيرات السامة في الوظائف الحاسمة التالية (وبعض الأمثلة معروضة لمركبات سامة للمناعة تؤثر على هذه الوظائف):

  •  تطوير وتوسيع مجموعات الخلايا الجذعية المختلفة (يؤدي البنزين إلى تأثيرات سامة للمناعة على مستوى الخلايا الجذعية ، مما يتسبب في قلة اللمفاويات)
  •  تكاثر الخلايا الليمفاوية والخلايا النخاعية المختلفة وكذلك الأنسجة الداعمة التي تنضج فيها هذه الخلايا وتعمل (مركبات القصدير العضوي السامة للمناعة تكبح النشاط التكاثري للخلايا الليمفاوية في قشرة الغدة الصعترية من خلال السمية الخلوية المباشرة ؛ التأثير السام للغدة من 2,3,7,8،XNUMX،XNUMX،XNUMX-رباعي الكلور -ديبنزو- ب- ديوكسين (TCDD) والمركبات ذات الصلة من المحتمل أن يكون بسبب خلل في وظيفة الخلايا الظهارية الصعترية ، بدلاً من السمية المباشرة للخلايا التوتية)
  •  امتصاص المستضد ومعالجته وعرضه بواسطة الضامة والخلايا الأخرى التي تقدم المستضد (أحد أهداف 7,12،XNUMX-ثنائي ميثيل بنز (أ) أنثراسين (DMBA) والرصاص هو عرض مستضد بواسطة الضامة ؛ هدف الأشعة فوق البنفسجية هو المستضد- تقديم خلية لانجرهانز)
  •  الوظيفة التنظيمية للخلايا T-helper و T-suppressor (تتأثر وظيفة الخلية المساعدة T بسبب القصدير العضوي والألديكارب وثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) و TCDD و DMBA ؛ يتم تقليل وظيفة الخلايا التائية القاتلة عن طريق العلاج بجرعة منخفضة من السيكلوفوسفاميد)
  •  إنتاج السيتوكينات المختلفة أو الإنترلوكينات (benzo (a) pyrene (BP) يثبط إنتاج interleukin-1 ؛ الأشعة فوق البنفسجية تغير إنتاج السيتوكينات بواسطة الخلايا الكيراتينية)
  •  يتم قمع تخليق فئات مختلفة من الغلوبولين المناعي IgM و IgG بعد علاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأكسيد ثلاثي بوتيل القصدير (TBT) ، ويزيد بعد التعرض لسداسي كلورو البنزين (HCB)).
  •  التنظيم التكميلي والتفعيل (يتأثر بـ TCDD)
  •  وظيفة الخلايا التائية السامة للخلايا (3-ميثيل كولانثرين (3-MC) ، DMBA ، و TCDD تثبط نشاط الخلايا التائية السامة للخلايا)
  •  وظيفة الخلية القاتلة الطبيعية (NK) (يتم قمع نشاط NK الرئوي بواسطة الأوزون ؛ نشاط NK الطحال يضعف بالنيكل)
  •  البلاعم والتركيز الكيميائي للكريات البيض متعددة الأشكال والوظائف السامة للخلايا (الأوزون وثاني أكسيد النيتروجين يضعفان النشاط البلعمي للبلاعم السنخية).

 

حساسية

حساسية يمكن تعريفها على أنها الآثار الصحية الضارة التي تنتج عن تحريض واستنباط استجابات مناعية محددة. عندما تحدث تفاعلات فرط الحساسية دون تدخل الجهاز المناعي ، فإن هذا المصطلح الحساسية الزائفة يستخدم. في سياق علم السموم المناعية ، تنتج الحساسية من استجابة مناعية محددة للمواد الكيميائية والأدوية ذات الأهمية. ترتبط قدرة مادة كيميائية على توعية الأفراد عمومًا بقدرتها على الارتباط تساهميًا ببروتينات الجسم. قد تتخذ تفاعلات الحساسية أشكالًا متنوعة وتختلف هذه فيما يتعلق بكل من الآليات المناعية الأساسية وسرعة التفاعل. تم التعرف على أربعة أنواع رئيسية من تفاعلات الحساسية: تفاعلات فرط الحساسية من النوع الأول ، والتي يتم تفعيلها بواسطة الأجسام المضادة IgE حيث تظهر الأعراض في غضون دقائق من تعرض الشخص المصاب بالحساسية. تنجم تفاعلات فرط الحساسية من النوع الثاني عن تلف أو تدمير الخلايا المضيفة بواسطة الجسم المضاد. في هذه الحالة تظهر الأعراض في غضون ساعات. تفاعلات فرط الحساسية من النوع الثالث ، أو آرثوس ، هي أيضًا تفاعلات جسم مضاد ، ولكن ضد مستضد قابل للذوبان ، وتنتج عن العمل المحلي أو النظامي للمجمعات المناعية. النوع الرابع ، أو فرط الحساسية من النوع المتأخر ، تتأثر بالخلايا اللمفاوية التائية وتتطور الأعراض عادة من 24 إلى 48 ساعة بعد تعرض الشخص المصاب بالحساسية.

نوعان من الحساسية الكيميائية الأكثر صلة بالصحة المهنية هما حساسية التلامس أو حساسية الجلد وحساسية الجهاز التنفسي.

فرط الحساسية التلامسية. هناك عدد كبير من المواد الكيميائية القادرة على التسبب في حساسية الجلد. بعد التعرض الموضعي لفرد حساس لمسببات الحساسية الكيميائية ، يتم تحفيز استجابة الخلايا اللمفاوية التائية في العقد الليمفاوية النازفة. يتفاعل مسبب الحساسية في الجلد بشكل مباشر أو غير مباشر مع خلايا لانجرهانز الموجودة في البشرة ، والتي تنقل المادة الكيميائية إلى الغدد الليمفاوية وتقدمها في شكل مناعي إلى الخلايا اللمفاوية التائية المستجيبة. تتكاثر الخلايا اللمفاوية التائية المنشطة للحساسية ، مما يؤدي إلى توسع نسيلي. أصبح الفرد الآن حساسًا وسيستجيب لتعرض جلدي ثانٍ لنفس المادة الكيميائية باستجابة مناعية أكثر عدوانية ، مما يؤدي إلى التهاب الجلد التماسي التحسسي. يكون التفاعل الالتهابي الجلدي الذي يميز التهاب الجلد التماسي التحسسي ثانويًا للتعرف على مسببات الحساسية في الجلد بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية المحددة. يتم تنشيط هذه الخلايا الليمفاوية ، وتطلق السيتوكينات وتتسبب في التراكم المحلي للكريات البيض وحيدة النواة الأخرى. تظهر الأعراض بعد حوالي 24 إلى 48 ساعة بعد تعرض الشخص المصاب بالحساسية ، وبالتالي فإن التهاب الجلد التماسي التحسسي يمثل شكلاً من أشكال فرط الحساسية المتأخرة. تشمل الأسباب الشائعة لالتهاب الجلد التماسي التحسسي المواد الكيميائية العضوية (مثل 2,4،XNUMX-dinitrochlorobenzene) والمعادن (مثل النيكل والكروم) والمنتجات النباتية (مثل urushiol من اللبلاب السام).

فرط الحساسية التنفسية. عادة ما تعتبر فرط الحساسية التنفسية تفاعل فرط الحساسية من النوع الأول. ومع ذلك ، قد تتضمن تفاعلات المرحلة المتأخرة والأعراض المزمنة المرتبطة بالربو عمليات مناعية بوساطة الخلايا (النوع الرابع). الأعراض الحادة المصاحبة لحساسية الجهاز التنفسي تتأثر بالجسم المضاد IgE ، الذي يتم تحفيز إنتاجه بعد تعرض الفرد المعرض للحساسية الكيميائية المحرضة. يتوزع الجسم المضاد IgE بشكل منهجي ويرتبط ، عبر مستقبلات الغشاء ، بالخلايا البدينة الموجودة في الأنسجة الوعائية ، بما في ذلك الجهاز التنفسي. بعد استنشاق نفس المادة الكيميائية سيحدث تفاعل فرط حساسية في الجهاز التنفسي. ترتبط المواد المسببة للحساسية بالبروتين وتتصل بالجسم المضاد IgE المرتبط بالخلايا البدينة ويرتبط بها. وهذا بدوره يتسبب في تحلل الخلايا البدينة وإطلاق الوسطاء الالتهابيين مثل الهيستامين والليوكوترين. يسبب هؤلاء الوسطاء تضيق القصبات وتوسع الأوعية ، مما يؤدي إلى أعراض حساسية الجهاز التنفسي ؛ الربو و / أو التهاب الأنف. تشمل المواد الكيميائية المعروفة بأنها تسبب فرط الحساسية في الجهاز التنفسي لدى الإنسان أنهيدريد حامض (مثل أنهيدريد التريميليت) ، وبعض ثنائي أيزوسيانات (مثل التولوين ثنائي أيزوسيانات) ، وأملاح البلاتين وبعض الأصباغ التفاعلية. ومن المعروف أيضًا أن التعرض المزمن للبريليوم يسبب فرط الحساسية لأمراض الرئة.

المناعة الذاتية

المناعة الذاتية يمكن تعريفه على أنه تحفيز الاستجابات المناعية المحددة الموجهة ضد المستضدات الذاتية "الذاتية". يمكن أن تنتج المناعة الذاتية المستحثة إما عن تغيرات في توازن الخلايا الليمفاوية التائية التنظيمية أو من ارتباط كائن حيوي غريب بمكونات الأنسجة الطبيعية مثل جعلها مناعية ("الذات المتغيرة"). الأدوية والمواد الكيميائية المعروفة بإحداث أو تفاقم تأثيرات مثل أمراض المناعة الذاتية (AD) في الأفراد المعرضين للإصابة هي مركبات منخفضة الوزن الجزيئي (الوزن الجزيئي 100 إلى 500) والتي تعتبر بشكل عام غير مناعية. آلية مرض الزهايمر عن طريق التعرض للمواد الكيميائية غير معروفة في الغالب. يمكن أن ينتج المرض مباشرة عن طريق تدوير الجسم المضاد ، بشكل غير مباشر من خلال تكوين معقدات مناعية ، أو كنتيجة لمناعة خلوية ، ولكن من المحتمل أن يحدث من خلال مجموعة من الآليات. يُعرف التسبب في المرض بشكل أفضل في اضطرابات انحلال الدم المناعي التي تحدثها الأدوية:

  •  يمكن أن يلتصق الدواء بغشاء الخلية الحمراء ويتفاعل مع الجسم المضاد الخاص بالعقار.
  •  يمكن للدواء أن يغير غشاء الخلية الحمراء بحيث يعتبر الجهاز المناعي الخلية غريبة.
  •  يشكل الدواء والأجسام المضادة الخاصة به مركبات مناعية تلتصق بغشاء الخلية الحمراء لتسبب الإصابة.
  •  تحدث حساسية الخلايا الحمراء بسبب إنتاج الأجسام المضادة للخلايا الحمراء.

 

تم العثور على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية والعقاقير ، ولا سيما الأخيرة ، للحث على استجابات تشبه المناعة الذاتية (Kamüller، Bloksma and Seinen 1989). قد يؤدي التعرض المهني للمواد الكيميائية بشكل عرضي إلى متلازمات شبيهة بمرض الزهايمر. قد يؤدي التعرض لكلوريد الفينيل الأحادي وثلاثي كلورو الإيثيلين والبيركلورو إيثيلين وراتنجات الإيبوكسي وغبار السيليكا إلى حدوث متلازمات تشبه تصلب الجلد. تم وصف متلازمة شبيهة بالذئبة الحمامية الجهازية (SLE) بعد التعرض للهيدرازين. ارتبط التعرض لمادة ثنائي أيزوسيانات التولوين بتحريض فرفرية نقص الصفيحات. المعادن الثقيلة مثل الزئبق متورطة في بعض حالات التهاب كبيبات الكلى المعقد المناعي.

تقييم المخاطر البشرية

يتم إجراء تقييم حالة المناعة البشرية بشكل أساسي باستخدام الدم المحيطي لتحليل المواد الخلطية مثل الغلوبولين المناعي والمكملات ، وكريات الدم البيضاء لتكوين المجموعات الفرعية ووظائف المجموعات السكانية الفرعية. عادة ما تكون هذه الطرق هي نفسها المستخدمة في فحص المناعة الخلطية والخلوية بالإضافة إلى المقاومة غير النوعية للمرضى الذين يشتبه في إصابتهم بمرض نقص المناعة الخلقي. بالنسبة للدراسات الوبائية (على سبيل المثال ، للسكان المعرضين مهنياً) ، يجب اختيار المعلمات على أساس قيمتها التنبؤية في التجمعات البشرية ، والنماذج الحيوانية التي تم التحقق من صحتها ، والبيولوجيا الأساسية للواسمات (انظر الجدول 1). تعتمد استراتيجية فحص التأثيرات السمية المناعية بعد التعرض (العرضي) للملوثات البيئية أو غيرها من المواد السامة إلى حد كبير على الظروف ، مثل نوع نقص المناعة المتوقع ، والوقت بين التعرض وتقييم الحالة المناعية ، ودرجة التعرض وعدد الأفراد المعرضين. عملية تقييم مخاطر السمية المناعية لحيوان أجنبي معين في البشر صعبة للغاية وغالباً ما تكون مستحيلة ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى وجود عوامل مربكة مختلفة من أصل داخلي أو خارجي المنشأ التي تؤثر على استجابة الأفراد للضرر السام. هذا صحيح بشكل خاص للدراسات التي تبحث في دور التعرض للمواد الكيميائية في أمراض المناعة الذاتية ، حيث تلعب العوامل الوراثية دورًا حاسمًا.

الجدول 1. تصنيف الاختبارات لعلامات المناعة

فئة الاختبار الخصائص اختبارات محددة
أساسيات عامة
يجب تضمينها مع اللوحات العامة
مؤشرات الصحة العامة وحالة نظام الجهاز نيتروجين اليوريا في الدم ، جلوكوز الدم ، إلخ.
المناعة الأساسية
يجب تضمينها مع اللوحات العامة
المؤشرات العامة للحالة المناعية
تكلفة منخفضة نسبيًا
يتم توحيد طرق الفحص بين المختبرات
النتائج خارج النطاقات المرجعية قابلة للتفسير سريريًا
تعداد الدم الكامل
مستويات مصل IgG و IgA و IgM
الأنماط الظاهرية للعلامة السطحية لمجموعات فرعية من الخلايا الليمفاوية الرئيسية
التركيز / المنعكس
يجب تضمينها عند الإشارة إليها من خلال النتائج السريرية أو حالات التعرض المشتبه بها أو نتائج الاختبار السابقة
مؤشرات وظائف / أحداث مناعية محددة
التكلفة تختلف
يتم توحيد طرق الفحص بين المختبرات
النتائج خارج النطاقات المرجعية قابلة للتفسير سريريًا
التركيب الجيني التوافق النسيجي
الأجسام المضادة للعوامل المعدية
إجمالي مصل IgE
IgE الخاص بمسببات الحساسية
الأجسام المضادة
اختبارات الجلد لفرط الحساسية
انفجار مؤكسد المحببات
علم التشريح المرضي (خزعة الأنسجة)
أبحاث
يجب تضمينها فقط مع مجموعات التحكم وتصميم الدراسة الدقيق
مؤشرات وظائف / أحداث مناعية عامة أو محددة
التكلفة تختلف. غالبًا ما تكون باهظة الثمن
عادة لا يتم توحيد طرق الفحص بين المختبرات
غالبًا ما تكون النتائج خارج النطاقات المرجعية غير قابلة للتفسير سريريًا
فحوصات التحفيز في المختبر
علامات سطح تنشيط الخلية
تركيزات مصل السيتوكين
فحوصات استنساخ (جسم مضاد ، خلوي ، وراثي)
اختبارات السمية الخلوية

 

نظرًا لأن البيانات البشرية المناسبة نادرًا ما تتوفر ، فإن تقييم مخاطر التثبيط المناعي الناجم عن المواد الكيميائية لدى البشر يعتمد في معظم الحالات على دراسات أجريت على الحيوانات. يتم تحديد xenobiotics المحتملة السامة للمناعة في المقام الأول في الدراسات الخاضعة للرقابة في القوارض. تقدم دراسات التعرض في الجسم الحي ، في هذا الصدد ، النهج الأمثل لتقدير إمكانات السمية المناعية للمركب. هذا يرجع إلى الطبيعة المتعددة العوامل والمعقدة لجهاز المناعة والاستجابات المناعية. الدراسات في المختبر لها قيمة متزايدة في توضيح آليات السمية المناعية. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال التحقيق في تأثيرات المركب باستخدام خلايا من أصل حيواني وبشري ، يمكن إنشاء بيانات لمقارنة الأنواع ، والتي يمكن استخدامها في نهج "متوازي الأضلاع" لتحسين عملية تقييم المخاطر. إذا كانت البيانات متاحة لثلاثة أحجار زاوية في متوازي الأضلاع (في الحيوان الحي ، وفي الحيوانات المختبرية والإنسان) ، فقد يكون من الأسهل التنبؤ بالنتيجة في حجر الزاوية المتبقي ، أي الخطر على البشر.

عندما يجب أن يعتمد تقييم مخاطر التثبيط المناعي الناجم عن المواد الكيميائية فقط على البيانات من الدراسات على الحيوانات ، يمكن اتباع نهج في الاستقراء للإنسان عن طريق تطبيق عوامل عدم اليقين على مستوى التأثير الضار غير الملحوظ (NOAEL). يمكن أن يعتمد هذا المستوى على معلمات محددة في النماذج ذات الصلة ، مثل فحوصات مقاومة المضيف والتقييم في الجسم الحي لتفاعلات فرط الحساسية وإنتاج الجسم المضاد. من الناحية المثالية ، تتطلب أهمية هذا النهج لتقييم المخاطر تأكيدًا من خلال الدراسات التي أجريت على البشر. يجب أن تجمع هذه الدراسات بين تحديد وقياس السمية والبيانات الوبائية وتقييمات الحالة المناعية.

للتنبؤ بفرط الحساسية التلامسية ، تتوفر نماذج لخنازير غينيا وقد تم استخدامها في تقييم المخاطر منذ السبعينيات. على الرغم من أن هذه الاختبارات حساسة وقابلة للتكرار ، إلا أن لها قيودًا لأنها تعتمد على التقييم الذاتي ؛ يمكن التغلب على هذا من خلال طرق أحدث وأكثر كمية تم تطويرها في الماوس. فيما يتعلق بفرط الحساسية الناتج عن المواد الكيميائية الناجم عن استنشاق أو ابتلاع المواد المسببة للحساسية ، يجب تطوير الاختبارات وتقييمها من حيث قيمتها التنبؤية في الإنسان. عندما يتعلق الأمر بتحديد مستويات التعرض المهني الآمن لمسببات الحساسية المحتملة ، يجب مراعاة الطبيعة ثنائية الطور للحساسية: مرحلة التحسس ومرحلة الاستثارة. التركيز المطلوب لإثارة رد فعل تحسسي لدى فرد حساس سابقًا أقل بكثير من التركيز اللازم للحث على التحسس لدى الفرد الساذج مناعيًا ولكنه حساس.

نظرًا لعدم وجود نماذج حيوانية للتنبؤ بالمناعة الذاتية الناتجة عن المواد الكيميائية ، يجب التركيز على تطوير مثل هذه النماذج. لتطوير مثل هذه النماذج ، يجب تطوير معرفتنا بالمناعة الذاتية التي تسببها المواد الكيميائية في البشر ، بما في ذلك دراسة العلامات الجينية وعلامات الجهاز المناعي لتحديد الأفراد المعرضين للإصابة. يقدم البشر الذين يتعرضون للعقاقير التي تحفز المناعة الذاتية مثل هذه الفرصة.

 

الرجوع

الأحد، 16 يناير 2011 18: 43

علم السموم الجهاز المستهدف

غالبًا ما يتم إجراء دراسة وتوصيف المواد الكيميائية والعوامل الأخرى للخصائص السامة على أساس أعضاء وأنظمة عضوية محددة. في هذا الفصل ، تم اختيار هدفين للمناقشة المتعمقة: الجهاز المناعي والجين. تم اختيار هذه الأمثلة لتمثيل نظام عضو مستهدف معقد وهدف جزيئي داخل الخلايا. لمزيد من المناقشة الشاملة لعلم السموم للأعضاء المستهدفة ، تتم إحالة القارئ إلى نصوص السموم القياسية مثل Casarett و Doull و Hayes. كما قام البرنامج الدولي للسلامة الكيميائية (IPCS) بنشر العديد من وثائق المعايير المتعلقة بسمية الأعضاء المستهدفة ، حسب نظام الأعضاء.

عادة ما يتم إجراء دراسات سموم الأعضاء المستهدفة على أساس المعلومات التي تشير إلى احتمالية حدوث تأثيرات سمية محددة لمادة ، إما من البيانات الوبائية أو من دراسات السمية العامة الحادة أو المزمنة ، أو على أساس مخاوف خاصة لحماية وظائف أعضاء معينة ، مثل مثل التكاثر أو نمو الجنين. في بعض الحالات ، تُفرض السلطات القانونية صراحةً اختبارات سمية الأعضاء المستهدفة المحددة ، مثل اختبار السمية العصبية بموجب قانون مبيدات الآفات بالولايات المتحدة (راجع "نهج الولايات المتحدة لتقييم مخاطر المواد السمية الإنجابية والعوامل السامة للأعصاب" ، واختبار الطفرات بموجب المادة الكيميائية اليابانية قانون مراقبة المواد (انظر "مبادئ تحديد المخاطر: النهج الياباني").

كما نوقش في "العضو المستهدف والتأثيرات الحرجة" ، يعتمد تحديد العضو الحرج على اكتشاف العضو أو نظام العضو الذي يستجيب أولاً بشكل عكسي أو لأقل الجرعات أو التعرض. ثم يتم استخدام هذه المعلومات لتصميم تحقيقات سموم محددة أو اختبارات سمية أكثر تحديدًا مصممة لاستنباط مؤشرات أكثر حساسية للتسمم في العضو المستهدف. يمكن أيضًا استخدام دراسات سموم الأعضاء المستهدفة لتحديد آليات العمل ، واستخدامها في تقييم المخاطر (انظر "نهج الولايات المتحدة لتقييم مخاطر المواد السمية الإنجابية والعوامل السامة للأعصاب").

طرق دراسات سمية الأعضاء المستهدفة

يمكن دراسة الأعضاء المستهدفة من خلال التعرض للكائنات السليمة والتحليل التفصيلي للوظيفة والتشريح المرضي في العضو المستهدف ، أو عن طريق التعرض في المختبر للخلايا أو شرائح الأنسجة أو الأعضاء الكاملة التي يتم الاحتفاظ بها لفترات قصيرة أو طويلة في المزرعة (انظر "آليات علم السموم: مقدمة ومفاهيم "). في بعض الحالات ، قد تكون الأنسجة المأخوذة من البشر متاحة أيضًا لدراسات سمية الأعضاء المستهدفة ، وقد توفر هذه الفرص للتحقق من صحة افتراضات الاستقراء عبر الأنواع. ومع ذلك ، يجب أن يوضع في الاعتبار أن مثل هذه الدراسات لا تقدم معلومات عن حركية السموم النسبية.

بشكل عام ، تشترك دراسات سمية الأعضاء المستهدفة في الخصائص المشتركة التالية: الفحص النسيجي المرضي المفصل للعضو المستهدف ، بما في ذلك الفحص بعد الوفاة ، ووزن الأنسجة ، وفحص الأنسجة الثابتة ؛ الدراسات البيوكيميائية للمسارات الحرجة في العضو المستهدف ، مثل أنظمة الإنزيمات الهامة ؛ دراسات وظيفية لقدرة العضو والمكونات الخلوية على أداء وظائف التمثيل الغذائي وغيرها من الوظائف المتوقعة ؛ وتحليل المؤشرات الحيوية للتعرض والتأثيرات المبكرة في خلايا الأعضاء المستهدفة.

يمكن دمج المعرفة التفصيلية لفسيولوجيا العضو المستهدف والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في دراسات الأعضاء المستهدفة. على سبيل المثال ، نظرًا لأن تخليق وإفراز البروتينات ذات الوزن الجزيئي الصغير هو جانب مهم من وظائف الكلى ، فإن دراسات السمية الكلوية غالبًا ما تتضمن اهتمامًا خاصًا بهذه المعلمات (IPCS 1991). نظرًا لأن الاتصال من خلية إلى خلية هو عملية أساسية لوظيفة الجهاز العصبي ، فقد تتضمن دراسات الأعضاء المستهدفة في السمية العصبية قياسات كيميائية عصبية وفيزيائية حيوية مفصلة لتخليق الناقل العصبي ، وامتصاصه ، وتخزينه ، وإطلاقه ، وربط المستقبلات ، بالإضافة إلى القياس الكهربية للتغيرات في الغشاء المحتملة المرتبطة بهذه الأحداث.

يتم وضع درجة عالية من التركيز على تطوير طرق في المختبر لسمية الأعضاء المستهدفة ، لاستبدال أو تقليل استخدام الحيوانات الكاملة. لقد تم تحقيق تقدم كبير في هذه الأساليب فيما يتعلق بالسموم الإنجابية (Heindel and Chapin 1993).

باختصار ، يتم إجراء دراسات سمية الأعضاء المستهدفة بشكل عام كاختبار عالي المستوى لتحديد السمية. يعتمد اختيار أعضاء مستهدفة محددة لمزيد من التقييم على نتائج اختبارات مستوى الفحص ، مثل الاختبارات الحادة أو شبه المزمنة التي تستخدمها منظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي والاتحاد الأوروبي ؛ قد تكون بعض الأعضاء وأنظمة الأعضاء المستهدفة مرشحة مسبقًا لفحص خاص بسبب مخاوف لمنع أنواع معينة من الآثار الصحية الضارة.

 

الرجوع

"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "

المحتويات