الهدف ذو الأولوية لعلم السموم المهنية والبيئية هو تحسين الوقاية أو الحد بشكل كبير من الآثار الصحية للتعرض للعوامل الخطرة في البيئات العامة والمهنية. ولهذا الغرض ، تم تطوير أنظمة للتقييم الكمي للمخاطر المتعلقة بتعرض معين (انظر قسم "علم السموم التنظيمي").
ترتبط تأثيرات مادة كيميائية على أنظمة وأعضاء معينة بحجم التعرض وما إذا كان التعرض حادًا أو مزمنًا. في ضوء تنوع التأثيرات السامة حتى داخل نظام أو عضو واحد ، تم اقتراح فلسفة موحدة تتعلق بالعضو الحرج والتأثير الحرج لغرض تقييم المخاطر وتطوير حدود التركيز الصحية الموصى بها للمواد السامة في الوسائط البيئية المختلفة .
من وجهة نظر الطب الوقائي ، من الأهمية بمكان تحديد الآثار الضائرة المبكرة ، بناءً على الافتراض العام بأن منع الآثار المبكرة أو الحد منها قد يمنع حدوث آثار صحية أكثر خطورة من التطور.
تم تطبيق هذا النهج على المعادن الثقيلة. على الرغم من أن المعادن الثقيلة ، مثل الرصاص والكادميوم والزئبق ، تنتمي إلى مجموعة محددة من المواد السامة حيث يعتمد التأثير المزمن للنشاط على تراكمها في الأعضاء ، فقد تم نشر التعريفات الواردة أدناه من قبل فريق المهام المعني بسمية المعادن (نوردبيرج). 1976).
تم اعتماد تعريف العضو الحرج على النحو الذي اقترحه فريق العمل المعني بسمية المعادن مع تعديل طفيف: الكلمة معدن تم استبداله بالتعبير مادة يحتمل أن تكون سامة (دافوس 1993).
يعتمد اعتبار عضو أو نظام معين على أنه أمر بالغ الأهمية ليس فقط على ميكانيكا السموم للعامل الخطير ولكن أيضًا على طريق الامتصاص والسكان المعرضين.
- تركيز حرج للخلية: التركيز الذي تحدث فيه تغيرات وظيفية معاكسة ، قابلة للعكس أو لا رجوع فيها ، في الخلية.
- تركيز العضو الحرج: متوسط التركيز في العضو في الوقت الذي يصل فيه أكثر أنواع الخلايا حساسية في العضو إلى التركيز الحرج.
- عضو حرج: ذلك العضو المعين الذي يصل أولاً إلى التركيز الحرج للمعدن في ظل ظروف محددة من التعرض ولدى مجموعة سكانية معينة.
- تأثير حاسم: نقطة محددة في العلاقة بين الجرعة والتأثير في الفرد ، وهي النقطة التي يحدث فيها التأثير الضار في الوظيفة الخلوية للعضو الحرج. عند مستوى التعرض الأقل من ذلك الذي يعطي تركيزًا حرجًا للمعدن في العضو الحرج ، قد تحدث بعض التأثيرات التي لا تضعف الوظيفة الخلوية في حد ذاتها ، ومع ذلك يمكن اكتشافها عن طريق الاختبارات الكيميائية الحيوية وغيرها من الاختبارات. يتم تعريف هذه الآثار على أنها تأثيرات شبه حرجة.
المعنى البيولوجي للتأثير دون الحرج غير معروف في بعض الأحيان ؛ قد يمثل مؤشرًا حيويًا للتعرض أو مؤشر التكيف أو سلائف التأثير الحرج (انظر "طرق اختبار علم السموم: المؤشرات الحيوية"). يمكن أن يكون الاحتمال الأخير مهمًا بشكل خاص في ضوء الأنشطة الوقائية.
يعرض الجدول 1 أمثلة على الأعضاء الحرجة وتأثيرات المواد الكيميائية المختلفة. في التعرض البيئي المزمن للكادميوم ، حيث يكون طريق الامتصاص ذا أهمية طفيفة (تتراوح تركيزات الكادميوم في الهواء من 10 إلى 20 ميكروغرام / م XNUMX3 في المناطق الحضرية و1 إلى 2 ميكروغرام / م3 في المناطق الريفية) ، والعضو الأساسي هو الكلى. في البيئة المهنية حيث يصل TLV إلى 50 ميكروغرام / م3 والاستنشاق هو السبيل الرئيسي للتعرض ، ويعتبر عضوان ، الرئة والكلى ، حرجين.
الجدول 1. أمثلة على الأعضاء الحرجة والآثار الحرجة
| المادة | عضو حرج في التعرض المزمن | تأثير حاسم |
| الكادميوم | الرئتين | غير عتبة: سرطان الرئة (خطر الوحدة 4.6 × 10-3) |
| كلوي | عتبة: زيادة إفراز البروتينات الجزيئية المنخفضة (β2 -M، RBP) في البول |
|
| الرئتين | تغيرات طفيفة في وظائف انتفاخ الرئة | |
| قيادة | الكبار نظام المكونة للدم |
زيادة إفراز حمض دلتا أمينوليفولينك في البول (ALA-U) ؛ زيادة تركيز البروتوبرفيرين (FEP) في كريات الدم الحمراء |
| الجهاز العصبي المحيطي | إبطاء سرعات التوصيل للألياف العصبية الأبطأ | |
| الزئبق (عنصري) | الأطفال الصغار الجهاز العصبي المركزي |
انخفاض معدل الذكاء والتأثيرات الدقيقة الأخرى ؛ الرعاش الزئبقي (الأصابع والشفتين والجفون) |
| الزئبق (الزئبق) | كلوي | بروتينية |
| المنغنيز | الكبار الجهاز العصبي المركزي |
ضعف الوظائف الحركية |
| أطفال الرئتين |
أعراض الجهاز التنفسي | |
| الجهاز العصبي المركزي | ضعف الوظائف الحركية | |
| التولوين | الأغشية المخاطية | التهيج |
| كلوريد الفينيل | كبد | السرطان. (خطر وحدة الساركوما الوعائية 1 × 10-6 ) |
| إيثيل الأسيتات | الغشاء المخاطي | التهيج |
بالنسبة للرصاص ، فإن الأعضاء الحيوية لدى البالغين هي الجهاز العصبي المُكوِّن للدم والجهاز العصبي المحيطي ، حيث تظهر التأثيرات الحرجة (على سبيل المثال ، ارتفاع تركيز البروتوبورفيرين في كريات الدم الحمراء (FEP) ، وزيادة إفراز حمض دلتا أمينوليفولينك في البول ، أو ضعف توصيل العصب المحيطي) عندما يقترب مستوى الرصاص في الدم (مؤشر امتصاص الرصاص في النظام) من 200 إلى 300 ميكروغرام / لتر. في الأطفال الصغار ، العضو المهم هو الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، وقد وُجد أن أعراض الخلل الوظيفي المكتشفة باستخدام بطارية اختبار نفسي تظهر في المجموعات السكانية التي تم فحصها حتى عند تركيزات في حدود حوالي 100 ميكروغرام / لتر Pb في الدم.
تمت صياغة عدد من التعريفات الأخرى التي قد تعكس بشكل أفضل معنى الفكرة. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (1989) ، تم تعريف التأثير الحرج على أنه "التأثير الضار الأول الذي يظهر عندما يتم الوصول إلى عتبة التركيز أو الجرعة (الحرجة) في العضو الحرج. غالبًا ما تُعتبر التأثيرات الضائرة ، مثل السرطان ، مع عدم وجود تركيز عتبة محدد ، على أنها خطيرة. إن اتخاذ قرار بشأن ما إذا كان التأثير حاسمًا هو مسألة تقدير الخبراء ". في إرشادات البرنامج الدولي للسلامة الكيميائية (IPCS) للتطوير وثائق معايير الصحة البيئية، يوصف التأثير الحرج بأنه "التأثير الضار الذي يعتبر الأكثر ملاءمة لتحديد المدخول المسموح به". تمت صياغة التعريف الأخير مباشرة لغرض تقييم حدود التعرض الصحي في البيئة العامة. في هذا السياق ، يبدو أن الأمر الأكثر أهمية هو تحديد التأثير الذي يمكن اعتباره تأثيرًا ضارًا. باتباع المصطلحات الحالية ، فإن التأثير الضار هو "التغيير في مورفولوجيا ، وعلم وظائف الأعضاء ، والنمو ، والتطور أو العمر الافتراضي للكائن الحي مما يؤدي إلى ضعف القدرة على التعويض عن الإجهاد الإضافي أو زيادة القابلية للتأثيرات الضارة للتأثيرات البيئية الأخرى. يتطلب اتخاذ قرار بشأن ما إذا كان أي تأثير سلبيًا أم لا حكمًا خبيرًا ".
يعرض الشكل 1 منحنيات افتراضية للاستجابة للجرعة من أجل تأثيرات مختلفة. في حالة التعرض للرصاص ، A يمكن أن يمثل تأثيرًا دون الحرج (تثبيط خلايا الدم الحمراء ALA-dehydratase) ، B التأثير الحرج (زيادة في بروتوبرفيرين الزنك في كرات الدم الحمراء أو زيادة في إفراز حمض دلتا أمينوليفولينك ، C التأثير السريري (فقر الدم) و D التأثير القاتل (الموت). بالنسبة للتعرض للرصاص ، توجد أدلة وفيرة توضح كيف أن تأثيرات معينة للتعرض تعتمد على تركيز الرصاص في الدم (المقابل العملي للجرعة) ، إما في شكل علاقة بين الجرعة والاستجابة أو فيما يتعلق بمتغيرات مختلفة (الجنس ، والعمر ، إلخ. .). إن تحديد التأثيرات الحرجة والعلاقة بين الجرعة والاستجابة لمثل هذه التأثيرات على البشر يجعل من الممكن التنبؤ بتكرار تأثير معين لجرعة معينة أو نظيرها (التركيز في المادة البيولوجية) في مجموعة سكانية معينة.
الشكل 1. منحنيات افتراضية للجرعة والاستجابة لتأثيرات مختلفة
يمكن أن تكون التأثيرات الحرجة من نوعين: تلك التي تعتبر ذات عتبة وتلك التي قد يكون هناك بعض المخاطر على أي مستوى تعرض لها (المواد المسرطنة غير الحدية والسامة للجينات والمطفرات الجرثومية). كلما كان ذلك ممكناً ، يجب استخدام البيانات البشرية المناسبة كأساس لتقييم المخاطر. من أجل تحديد آثار العتبة بالنسبة لعامة السكان ، يجب وضع الافتراضات المتعلقة بمستوى التعرض (المدخول المسموح به ، المؤشرات الحيوية للتعرض) بحيث يتوافق تواتر التأثير الحرج في السكان المعرضين لعامل خطر معين مع التردد من هذا التأثير في عموم السكان. في حالة التعرض للرصاص ، يكون الحد الأقصى لتركيز الرصاص في الدم الموصى به لعامة السكان (200 ميكروغرام / لتر ، الوسيط أقل من 100 ميكروغرام / لتر) (منظمة الصحة العالمية 1987) أقل عمليا من قيمة العتبة للتأثير الحرج المفترض - ارتفاع مستوى البروتوبورفيرين في كريات الدم الحمراء الحرة ، على الرغم من ذلك ليس أقل من المستوى المرتبط بالتأثيرات على الجهاز العصبي المركزي عند الأطفال أو ضغط الدم لدى البالغين. بشكل عام ، إذا كانت البيانات المأخوذة من دراسات سكانية بشرية جيدة الأداء تحدد مستوى تأثير سلبي غير ملحوظ هي الأساس لتقييم السلامة ، فعندئذٍ يعتبر عامل عدم اليقين البالغ عشرة مناسبًا. في حالة التعرض المهني ، قد تشير التأثيرات الحرجة إلى جزء معين من السكان (مثل 10٪). وفقًا لذلك ، في التعرض المهني للرصاص ، تم اعتماد التركيز الصحي الموصى به للرصاص في الدم ليكون 400 مجم / لتر عند الرجال حيث حدث مستوى استجابة بنسبة 10٪ لـ ALA-U يبلغ 5 مجم / لتر عند تركيزات PbB من حوالي 300 إلى 400 مجم / لتر. . بالنسبة للتعرض المهني للكادميوم (بافتراض أن زيادة إفراز البول للبروتينات منخفضة الوزن هو التأثير الحاسم) ، فقد تم اعتبار مستوى 200 جزء في المليون من الكادميوم في القشرة الكلوية هو القيمة المسموح بها ، وقد لوحظ هذا التأثير في 10٪ من السكان المعرضين. وهاتان القيمتان قيد الدراسة لخفضهما في كثير من البلدان في الوقت الحاضر (أي 1996).
لا يوجد إجماع واضح على المنهجية المناسبة لتقييم مخاطر المواد الكيميائية التي قد لا يكون لتأثيرها الحرج حد أدنى ، مثل المواد المسرطنة السامة للجينات. تم اعتماد عدد من الأساليب التي تستند إلى حد كبير على توصيف العلاقة بين الجرعة والاستجابة لتقييم مثل هذه الآثار. بسبب عدم القبول الاجتماعي والسياسي للمخاطر الصحية التي تسببها المواد المسرطنة في وثائق مثل إرشادات جودة الهواء لأوروبا (منظمة الصحة العالمية 1987) ، القيم فقط مثل مخاطر عمر الوحدة (أي ، المخاطر المرتبطة بالتعرض مدى الحياة لـ 1 ميكروغرام / متر مربع)3 من العامل الخطير) للتأثيرات غير الحدية (انظر "علم السموم التنظيمي").
في الوقت الحاضر ، تتمثل الخطوة الأساسية في القيام بأنشطة تقييم المخاطر في تحديد الجهاز الحرج والآثار الحرجة. تعكس تعاريف كل من التأثير الحرج والضار مسؤولية تحديد أي من التأثيرات داخل عضو أو نظام معين ينبغي اعتباره حرجًا ، وهذا يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالتحديد اللاحق للقيم الموصى بها لمادة كيميائية معينة في البيئة العامة -على سبيل المثال، إرشادات جودة الهواء لأوروبا (منظمة الصحة العالمية 1987) أو الحدود الصحية في التعرض المهني (منظمة الصحة العالمية 1980). قد يؤدي تحديد التأثير الحرج ضمن نطاق التأثيرات دون الحرجة إلى حالة قد يتعذر فيها عمليًا الحفاظ على الحدود الموصى بها لتركيز المواد الكيميائية السامة في البيئة العامة أو المهنية. فيما يتعلق بالحرج ، فإن التأثير الذي قد يتداخل مع الآثار السريرية المبكرة قد يؤدي إلى تبني القيم التي قد تتطور الآثار الضارة في جزء من السكان. يظل القرار بشأن ما إذا كان يجب اعتبار تأثير معين أمرًا حاسمًا أم لا ، تقع على عاتق مجموعات الخبراء المتخصصة في تقييم السمية والمخاطر.