Токсикология — это изучение ядов или, в более широком смысле, идентификация и количественная оценка неблагоприятных последствий, связанных с воздействием физических агентов, химических веществ и других условий. Таким образом, токсикология опирается на большинство основных биологических наук, медицинских дисциплин, эпидемиологию и некоторые области химии и физики для получения информации, планов и методов исследований. Токсикология варьируется от фундаментальных исследований механизма действия отравляющих веществ до разработки и интерпретации стандартных тестов, характеризующих токсические свойства отравляющих веществ. Токсикология предоставляет важную информацию как для медицины, так и для эпидемиологии для понимания этиологии и предоставления информации о правдоподобии наблюдаемых связей между воздействием, в том числе профессиями, и заболеванием. Токсикологию можно разделить на стандартные дисциплины, такие как клиническая, судебная, следственная и нормативная токсикология; токсикологию можно рассматривать с точки зрения системы органов-мишеней или процессов, таких как иммунотоксикология или генетическая токсикология; токсикология может быть представлена в функциональных терминах, таких как исследования, тестирование и оценка рисков.
Сложно предложить всестороннее представление токсикологии в этом Энциклопедия. Эта глава не представляет собой сборник информации о токсикологии или побочных эффектах конкретных агентов. Эту последнюю информацию лучше получать из баз данных, которые постоянно обновляются, как описано в последнем разделе этой главы. Более того, в этой главе не предпринимается попытка поместить токсикологию в рамки конкретных субдисциплин, таких как судебная токсикология. Посылка главы состоит в том, что представленная информация актуальна для всех видов токсикологических исследований и для использования токсикологии в различных медицинских специальностях и областях. В этой главе темы основаны главным образом на практической ориентации и интеграции с намерением и целью Энциклопедия в целом. Темы также выбраны для облегчения перекрестных ссылок в Энциклопедия.
В современном обществе токсикология стала важным элементом гигиены окружающей среды и гигиены труда. Это связано с тем, что многие организации, правительственные и неправительственные, используют информацию из токсикологии для оценки и регулирования опасностей на рабочем месте и в непроизводственной среде. Как часть стратегии профилактики токсикология имеет неоценимое значение, поскольку она является источником информации о потенциальных опасностях в отсутствие широкомасштабного воздействия на человека. Токсикологические методы также широко используются в промышленности при разработке продуктов для получения информации, полезной при разработке конкретных молекул или составов продуктов.
Глава начинается с пяти статей об общих принципах токсикологии, важных для рассмотрения большинства тем в этой области. Первые общие принципы относятся к пониманию взаимосвязей между внешним облучением и дозой внутреннего облучения. В современной терминологии «воздействие» относится к концентрациям или количествам вещества, попадающим в организм отдельных лиц или групп населения, — количествам, обнаруживаемым в определенных объемах воздуха или воды, или в массе почвы. «Доза» относится к концентрации или количеству вещества внутри подвергшегося воздействию человека или организма. В области гигиены труда стандарты и рекомендации часто устанавливаются с точки зрения воздействия или допустимых пределов концентрации в конкретных ситуациях, например, в воздухе на рабочем месте. Эти пределы воздействия основаны на предположениях или информации о взаимосвязи между воздействием и дозой; однако часто информация о внутренней дозе недоступна. Таким образом, во многих исследованиях гигиены труда можно установить связь только между воздействием и реакцией или эффектом. В некоторых случаях стандарты были установлены на основе дозы (например, допустимые уровни свинца в крови или ртути в моче). Хотя эти меры более прямо связаны с токсичностью, по-прежнему необходимо проводить обратный расчет уровней воздействия, связанных с этими уровнями, в целях контроля рисков.
Следующая статья посвящена факторам и явлениям, определяющим взаимосвязь между воздействием, дозой и реакцией. Первые факторы связаны с поглощением, всасыванием и распределением — процессами, которые определяют фактическую транспортировку веществ в организм из внешней среды через входные ворота, такие как кожа, легкие и кишечник. Эти процессы находятся на границе между людьми и окружающей их средой. Второй фактор, связанный с метаболизмом, связан с пониманием того, как организм справляется с поглощенными веществами. Некоторые вещества трансформируются клеточными процессами метаболизма, что может как повышать, так и снижать их биологическую активность.
Понятия органа-мишени и критического эффекта были разработаны для облегчения интерпретации токсикологических данных. В зависимости от дозы, продолжительности и пути воздействия, а также факторов хозяина, таких как возраст, многие токсические агенты могут вызывать ряд эффектов в органах и организмах. Важная роль токсикологии заключается в выявлении важного эффекта или набора эффектов для предотвращения необратимого или изнурительного заболевания. Одной из важных частей этой задачи является идентификация органа, который первым или наиболее поражен токсическим агентом; этот орган определяется как «орган-мишень». В органе-мишени важно идентифицировать важное событие или события, которые сигнализируют об интоксикации или повреждении, чтобы установить, что орган был поражен за пределами диапазона нормальных вариаций. Это известно как «критический эффект»; оно может представлять собой первое событие в развитии патофизиологических стадий (например, экскреция низкомолекулярных белков как критический эффект при нефротоксичности) или может представлять собой первый и потенциально необратимый эффект в процессе болезни (например, формирование аддукта ДНК в канцерогенезе). Эти концепции важны в гигиене труда, поскольку они определяют типы токсичности и клинических заболеваний, связанных с определенными воздействиями, и в большинстве случаев целью снижения воздействия является предотвращение критических эффектов в органах-мишенях, а не каждого эффекта в каждом или любом из них. орган.
Следующие две статьи касаются важных факторов хозяина, влияющих на многие типы реакций на многие типы токсических агентов. Это: генетические детерминанты или наследственные факторы восприимчивости/резистентности; и возраст, пол и другие факторы, такие как диета или сосуществование инфекционных заболеваний. Эти факторы также могут влиять на экспозицию и дозу путем изменения поглощения, всасывания, распределения и метаболизма. Поскольку работающее население во всем мире различается по многим из этих факторов, для специалистов по гигиене труда и лиц, определяющих политику, крайне важно понимать, каким образом эти факторы могут способствовать изменчивости реакции среди групп населения и отдельных лиц внутри групп населения. В обществах с неоднородным населением эти соображения особенно важны. Изменчивость человеческих популяций необходимо учитывать при оценке рисков профессионального воздействия и при получении рациональных выводов из изучения нечеловеческих организмов в токсикологических исследованиях или испытаниях.
Затем в разделе представлены два общих обзора токсикологии на механистическом уровне. Механистически современные токсикологи считают, что все токсические эффекты проявляют свои первые действия на клеточном уровне; таким образом, клеточные реакции представляют собой самые ранние признаки контакта организма с токсическим агентом. Кроме того, предполагается, что эти реакции представляют собой спектр событий, от травмы до смерти. Клеточное повреждение относится к специфическим процессам, используемым клетками, наименьшей единицей биологической организации внутри органов, для ответа на вызов. Эти ответы включают изменения в функции процессов внутри клетки, включая мембрану и ее способность поглощать, высвобождать или исключать вещества; направленный синтез белков из аминокислот; и оборот клеточных компонентов. Эти реакции могут быть общими для всех поврежденных клеток или специфичными для определенных типов клеток в определенных системах органов. Гибель клеток — это разрушение клеток внутри системы органов в результате необратимого или некомпенсированного повреждения клеток. Токсические агенты могут вызвать острую гибель клеток из-за определенных действий, таких как отравление переносом кислорода, или гибель клеток может быть следствием хронической интоксикации. Гибель клеток может сопровождаться заменой в некоторых, но не во всех системах органов, но в некоторых условиях клеточная пролиферация, вызванная гибелью клеток, может рассматриваться как токсический ответ. Даже при отсутствии гибели клеток повторное повреждение клеток может вызвать стресс внутри органов, который ставит под угрозу их функцию и влияет на их потомство.
Затем глава делится на более конкретные темы, которые сгруппированы в следующие категории: механизм, методы испытаний, регулирование и оценка риска. Статьи о механизмах в основном сосредоточены на системах-мишенях, а не на органах. Это отражает практику современной токсикологии и медицины, изучающей системы органов, а не отдельные органы. Так, например, обсуждение генетической токсикологии сосредоточено не на токсических эффектах агентов в конкретном органе, а скорее на генетическом материале как мишени для токсического действия. Точно так же в статье по иммунотоксикологии обсуждаются различные органы и клетки иммунной системы как мишени для токсических агентов. Статьи о методах рассчитаны на высокую эффективность; они описывают современные методы, используемые во многих странах для идентификации опасностей, то есть получения информации, связанной с биологическими свойствами агентов.
Глава продолжается пятью статьями о применении токсикологии в регулировании и разработке политики, от выявления опасности до оценки риска. Представлена текущая практика в нескольких странах, а также IARC. Эти статьи должны помочь читателю понять, как информация, полученная в результате токсикологических тестов, объединяется с основными и механистическими выводами для получения количественной информации, используемой при установлении уровней воздействия и других подходов к контролю опасностей на рабочем месте и в окружающей среде.
Краткое изложение доступных токсикологических баз данных, к которым читатели этой энциклопедии могут обратиться за подробной информацией о конкретных токсических агентах и воздействиях, можно найти в томе III (см. «Токсикологические базы данных» в главе Безопасное обращение с химикатами, которая предоставляет информацию о многих из этих баз данных, их источниках информации, методах оценки и интерпретации и средствах доступа). Эти базы данных вместе с Энциклопедияпредоставить специалисту по гигиене труда, работнику и работодателю возможность получать и использовать актуальную информацию по токсикологии и оценке токсических агентов национальными и международными органами.
В этой главе основное внимание уделяется тем аспектам токсикологии, которые имеют отношение к безопасности и гигиене труда. По этой причине клиническая токсикология и судебная токсикология специально не рассматриваются как дисциплины в этой области. Многие из описанных здесь принципов и подходов используются в этих субдисциплинах, а также в гигиене окружающей среды. Они также применимы для оценки воздействия токсичных агентов на нечеловеческое население, что является серьезной проблемой природоохранной политики во многих странах. Была предпринята целеустремленная попытка заручиться мнениями и опытом экспертов и практиков из всех секторов и из многих стран; однако читатель может заметить определенный уклон в сторону академических ученых из развитых стран. Хотя редактор и авторы считают, что принципы и практика токсикологии интернациональны, проблемы культурной предвзятости и ограниченности опыта вполне очевидны в этой главе. Редактор главы надеется, что читатели этой Энциклопедия поможет обеспечить максимально широкую перспективу, поскольку эта важная ссылка продолжает обновляться и расширяться.