Toxicologie

I. Toxicologie generală

1.1. Definirea noţiunilor de toxic, intoxicaţie, toxină, toxicoză

Toxic – are etimologie controversată. Cuvântul toxic derivă de la grecescul “toxon”, arc cu săgeţi cu vârfuri otrăvite, sau din cuvântul egiptean “tako”, distrugere, prăpăd, moarte. După Plinius cel Bătrân, cuvântul toxic derivă din latinescul “toxicus” (veninos, otrăvitor) care derivă prin alterare de la “taxicus” care, la rândul său, derivă de la numele plantei Taxus bacata (tisa), care conţine un alcaloid foarte toxic.

Otravă – cuvânt românesc care derivă din verbul slavon “otraviti” (a se mâhni profund), cuvânt care se referă la fondul psihic.

Se pot utiliza ambii termeni. Şi în alte limbi se folosesc doi termeni pentru aceeaşi noţiune, astfel francezii folosesc toxique şi poison; germanii, Toxin şi Gift; englezii, toxic şi poison.

Toxicele (otrăvurile) sunt substanţe organice sau anorganice cu puternică activitate nocivă asupra organismului, capabile să producă tulburări chiar în cantităţi mici.

În DEX – otrava este o substanţă chimică care, introdusă sau formată în organism, produce tulburări sau moartea.

Intoxicaţia este o stare morbidă produsă sub acţiunea unei substanţe organice sau anorganice de origine vegetală, minerală sau sintetică, ce provoacă tulburări profunde ale metabolismului celular şi care are drept rezultat îmbolnăvirea organismului.

Toxinele sunt substanţe organice cu structură proteică, produse de organismele vegetale sau animale, care provoacă fenomene de intoxicaţie.

Toxicoza este o stare morbidă produsă de toxine.

Toxicologia se ocupă doar de studiul toxicozelor induse de toxinele exogene produse de miceţi care apar în furajele defectuos conservate şi de toxinele de origine animală elaborate de şerpi şi insecte.

1.2. Clasificarea substanţelor toxice

Clasificarea substanţelor toxice se realizează după mai multe criterii:

1. în funcţie de efectele produse în organism:

– Anoxie: prin combinarea cu hemoglobina, cu formare de derivaţi incapabili să transporte oxigenul (oxidul de carbon, nitraţii, nitriţii);

prin blocarea enzimelor respiratorii celulare (cianurile);

prin lezarea organelor hematoformatoare (substanţele radio-active).

– Corozive asupra zonelor de contact şi a organelor de excreţie (toxicele minerale);

– Toxice protoplasmatice şi parenchimatoase rezultatul fiind degenerescenţa grasă, tendinţa spre hemoragie (tetraclorura de carbon, fosforul).

2. în funcţie de natura fizică sau chimică:

– anorganice (metalele, metaloizii, alcalii, acizii)

– organice: hidrocarburile, derivaţii halogenaţi ai hidrocarburilor (cloroformul, tetraclorura de carbon), acizii organici (ac. formic, ac. salicilic, ac. oxalic, ac. fluoro-acetic), esterii acidului fosforic (pesticidele organofosforice), fenolii, alcaloizii, glicozizii, saponinele;

3. în funcţie de origine:

– minerală;

– vegetală;

– organică;

– sintetică.

4. în funcţie de provenienţă şi domeniul de utilizare: pesticide, îngrăşăminte chimice, poluanţi industriali, medicamente, furaje cu micotoxine, plante toxice, toxine de origine animală, aditivi furajeri.

1.3. Etiologia intoxicaţiilor

Intoxicaţiile pot fi accidentale sau provocate.

Intoxicaţiile accidentale se pot produce în condiţii naturale sau în condiţii create de om.

Intoxicaţiile în condiţii naturale se produc cu toxice care se găsesc în mod obişnuit în natură, cum ar fi toxicele minerale din apa de băut (fluorurile, nitraţii, fierul) sau acumulate în plante (molibden, seleniu, cadmiu), plantele toxice (mai ales în condiţii de secetă, la începutul păşunatului, la animalele tinere), insectele veninoase (bondari, viespi, păianjeni) şi şerpii veninoşi.

Intoxicaţiile în condiţii create de om sunt cele mai frecvente. Cauzele sunt: poluanţii industriali, pesticidele, îngrăşămintele chimice (azotate, fosfatice, potasice), medicamentele, aditivii furajeri, micotoxinele.

Intoxicaţiile provocate sunt cele făcute în scop criminal sau eutanasic.

1.4. Factorii care influenţează toxicitatea

Factorii de toxicitate reprezintă totalitatea condiţiilor de care depinde toxicitatea unei substanţe sau gradul său de nocivitate.

Factorii de toxicitate pot fi grupaţi în două grupe: factori de toxicitate dependenţi de substanţă şi factori de toxicitate dependenţi de animal.

1.4.1. Factorii de toxicitate dependenţi de substanţă

Principalii factori de toxicitate din această categorie sunt reprezentaţi de: proprietăţile fizico-chimice ale substanţei, tipul de asociere şi doza.

1.4.1.1. Proprietăţile fizico-chimice

Natura chimică

tipul combinaţiei: organică sau anorganică (ex. compuşii anorganici ai arsenului sunt mai toxici decât compuşii organici);

valenţa (ex. derivaţii arsenului trivalent sunt mai toxici decât derivaţii arsenului pentavalent; clorura mercurică este mai toxică decât clorura mercuroasă);

greutatea atomică şi moleculară (toxicitatea creşte în paralel cu greutatea atomică şi moleculară, ex. alcoolul amilic cu GM 88 este mai toxic decât alcoolii butiric – GM 74, propilic – GM 60, etilic – GM 46, metilic – GM 32);

structura chimică: substituirea unor atomi sau grupuri de atomi într-o moleculă modifică uneori toxicitatea – ex. introducerea halogenilor în molecula hidrocarburilor determină creşterea toxicităţii: metanul (CH4) este inert, pe când clorura de metilen (CH2Cl2) şi tetraclorura de carbon (CCl4) sunt foarte toxice; fixarea unui atom de oxigen pe gruparea aminică scade toxicitatea, formându-se aminooxizi.

izomeria: izomerii levogiri sunt mai toxici decât cei dextrogiri; izomerii para sunt mai toxici decât cei meta şi decât cei orto; izomerul gamma al hexaclorciclohexanului este mai toxic decât ceilalţi

Starea de agregare şi mărimea particulelor

Starea lichidă favorizează absorţia, crescând gradul de toxicitate. Substanţele gazoase, datorită absorţiei rapide, în special pe cale respiratorie, au un grad crescut de toxicitate. La toxicele solide, toxicitatea depinde de forma sub care se găsesc, amorfă sau cristalină (cele amorfe, fiind mai solubile, sunt mai uşor absorbabile şi, ca urmare, mai toxice).

Pesticidele fine, datorită dispersiei avansate sunt mai toxice.

Solubilitatea

Substanţele solide care nu se solubilizează în apă sau lipide sunt lipsite de toxicitate. Absorbţia şi difuziunea toxicelor este influenţată de coeficientul de partaj – coeficientul de repartiţie lipide/apă.

Cel mai bine se absorb moleculele care au coeficient de partaj mediu.

Pentru substanţele hidrosolubile toxicitatea este proporţională cu gradul de solubilitate: arseniţii, mai solubili, sunt mai toxici decât anhidrida arsenioasă; sărurile de bariu solubile sunt mai toxice decât sulfatul de bariu insolubil.

Pentru toxicele care pătrund pe cale cutanată toxicitatea depinde atât de liposolubilitate, cât şi de hidrosolubilitate.

Concentraţia

Influenţa acestui factor este vizibilă la substanţele gazoase. Prezintă o deosebită importanţă produsul C x t, care constituie constanta lui d`Haber (C = concentraţia; t = durata de acţiune).

Concentraţia influenţează şi toxicitatea substanţelor care se prezintă sub formă de soluţie (ex. acidul sulfuric concentrat este corosiv, iar cel diluat 2 –3% este o limonadă acidă cu utilizare terapeutică).

Starea de ionizare

Forma ionizată a substanţelor nu se absoarbe decât în foarte mică măsură sau deloc.

Starea de ionizare depinde de pH-ul şi pK-ul substanţei.

Formula lui Henderson-Hasselbach stabileşte relaţia dintre gradul de ionizare, pH şi pK:

pK acizi = pH + log

pK baze = pH + log

De exemplu, barbituricele şi alcaloizii se găsesc în formă ionizată sau neionizată în funcţie de pH şi pK.

Pentru barbiturice, creşterea pH-ului determină trecerea de la forma liposolubilă la cea hidrosolubilă (ionizată) şi scade gradul de absorbţie. pH-ul scăzut, din stomac, favorizează existenţa formei liposolubile (neionizată) şi astfel absorbţia.

Pentru alcaloizi, creşterea pH-ului determină trecerea din forma hidrosolubilă (ionizată) în forma liposolubilă (neionizată). Absorbţia se face bine în condiţiile de pH din duoden.