Nemanja Baić
12/2006
Оdsjek za hemiju
Prirodno-matematički fakultet
Banja Luka
Seminarski rad: Toksini i aditivi
Predmet: Nastava hemije u savremenim uslovima
Prof. Dr Živko Saničanin
15. 06. 2015.
1
Toksini i aditivi
Uvod u toksikologiju
Toksikologija je nauka o otrovima. U svom najširem obimu ona obuhvata:
izučavanje metoda dobijanja otrova, ispitivanje njihovih osobina, njihove hemijske
prirode, upotrebe, dejstva na živi organizam, tumačenje dobijenih rezultata i najzad
izučavanje metoda liječenja. Tri osnovna elementa koji su predmet toksikoloških
proučavanja su:
1) toksični agens (toksikant),
2) živi organizam, kao biosistem koji reaguje na toksikante i
3) toksični efekat, tj. zbir svih fizioloških i biohemijskih, ponekad i strukturnih,
promjena koje su rezultat direktne, ponekad vrlo specifične hemijske
interakcije između toksikanta i pojedinih sastojaka ćelije ili tkiva.
U zavisnosti od prevashodnog problema kojim se bavi toksikologija se dijeli na više
disciplina ili grana. Neke od grana toksikologije su: jatrogena toksikologija,
ekotoksikologija, eksperimentalna toksikologija, klinička toksikologija, sudska
toksikologija, selektivna toksikologija, analitička toksikologija, itd.
Jatrogena toksikologija
izučava predoziranje lijekovima, kao i patološka stanja
koja u krajnjem slučaju potiču od osobe koja profesionalno sprovodi terapiju. Ime
potiče od grčke riječi jatros, a to je svaka osoba koja sprovodi liječenje i izaziva
trovanje. Prema tome, sve što veterinar ili ljekar učini, ili ne učini kada je to bilo
potrebno, može da bude razlog za pojavu jatrogene bolesti, odnosno da bude predmet
jatrogene toksikologije. Ovaj tip toksikologije proučava i mogućnosti kako neki
otrovi (na primjer, insekticidi) mogu da budu toksičniji protiv insekata nego protiv
domaće životinje (domaćina) i čovjeka.
Ekotoksikologija
je toksikologija životne sredine, bavi se uticajem raznih
zagađivača na čovjekovu okolinu. Čovjekovu okolinu predsatvljaju biljke i životinje
koje su nastanjene u vodi i zemljištu. Životna sredina se zagađuje primjenom raznih
hemijskih materija koje se koriste u domaćinstvu, stočarstvu, poljoprivredi i
šumarstvu (pesticidi).
3
Razni naučnici su pokušavali da postave tačnu definiciju
otrova
. Čuveni francuski
fiziolog Claude Bernard dao je sledeću definiciju otrova: otrovi su supstance koje su
po svojoj fizičkoj ili hemijskoj prirodi takve da kada uđu u krv, ili u organizam i tu i
ostanu, proizvode prolazne ili trajne poremećaje.
Otrovima se dakle smatraju tvari prirodnog ili sintetskog porijekla i proizvodi
dobiveni od njih, koji uneseni u organizam ili u dodiru s njim mogu ugroziti zdravlje
i život organizma ili štetno djelovati na okolinu.
Toksin
(grčki:τοξικόν, toxikon - otrov korišten u strijelama) je otrovna supstanca
koja nastaje u živim ćelijama organizama i djeluje u veoma malim koncentracijama.
Toksini mogu biti male molekule, peptidi, proteini koje prouzrokuju oboljenje pri
apsorpciji ili kontaktu sa tkivima. Toksini reaguju sa biološkim makromolekulama,
npr. enzimima i ćelijskim receptorima. Efekti toksina varijaju od minimalnih do
smrtonosnih.
Dakle, razlika između izraza otrov i toksin je ta što je otrov generički izraz za bilo
koju supstancu koja može izazvati neki poremećaj na biohemijskoj osnovi, dok
toksin predstavlja štetnu (otrovnu) supstancu koju proizvode živi organizmi
(jedinjenja tipa proteini).
Faktori koji utiču na toksičnost
Mnogi činioci utiču na dejstvo toksičnog agensa i mijenjaju intenzitet i trajanje
njegovog dejstva. Neki od ovih činioca su vezani za svojstva samog toksičnog
agensa i načina ekspozicije, dok su drugi biološke prirode, tj zavise od stanja
organizma na koje toksični agens djeluje (individualni faktori). Ove faktore možemo
podjeliti na toksikološke činioce (aktivna supstanca i pomoćne materije) i
individualne činioce.
Toksikološki činioci
Aktivna supstanca
ima hemijsku strukturu od presudne važnosti za interakciju sa
receptornim makromolekulama. Proučavanja strukturno sličnih supstanci pokazala
su da neznatne promjene u određenom dijelu molekula ili u prostornom rasporedu
atoma, znatno mijenjaju intenzitet, a ponekad i sam karakter dejstva.
Fizička svojstva aktivne supstance imaju takođe značajnog uticaja na toksičnost, jer
od njih zavise brzina i stepen resorpcije i dospjevanja štetnog agensa do osjetljivih
4
tkiva i ćelija. Fizička svojstva kao što su rastvorljivost u lipidima, osmotsko dejstvo,
molarna masa i drugi od presudnog su značaja za štetno djelovanje nekih supstanci.
Razne primjese u proizvodu mogu da budu toksičnije od aktivne supstance i
predstavljaju veću opasnost.
Toksična jedinjenja u tehničkom preparatu ponekad su rezultat razlaganja aktivne
supstance pod uticajem spoljnih faktora, kao što su svjetlost, povišena temperatura,
kiseonik iz vazduha i dr.
Pomoćne materije
se koriste prilikom formulacije pesticidnih preparata, i mogu
znantno uticati na resorpciju a samim tim i na toksičnost aktivne supstance. To su
prije svega sredstva za rastvaranje, suspendovanje i emulgovanje aktivnih supstanci
nerastvornih u vodi.
Rastvarači –
Za rastvaranje pesticidnih jedinjenja koriste se:
Alkoholi, ketoni, glikoli
Aromatski ugljovodonici
Hlorirarni ugljovodonici
Mješavina alifatskih i aromatskih ugljovodonika
Zajednička dejstva svih rastvarača su: otklanjanje površinskog sloja masti na koži,
jako nadražajno dejstvo na sluznice, laka resorpcija, depresija, oštećenje jetre.
Fozgen je primjer jednog hloriranog rastvarača koji u malim koncentracija
prozrokuje oštećenja pluća.
Metanol je alkohol koji se koristi kao rastvarač i sredstvo za čišćenje. Mnoge
prirodne materije, koje se ponekad koriste za hranu, sadrže metanol u estarskom
obliku. On se resorbuje u potpunosti, ali sporije nego etanol. Najveći dio se oksidiše
u formaldehid, a potom u mravlju kiselinu koja se nakuplja u tkivu i prouzrokuje
acidozu. Prilikom destilacije rakije mogu se, u izvjesnim okolnostima razviti
toksične količine metanola. Akutno trovanje nastaje uslijed zamjene sa etanolom.
Znakovi su povraćanje, mučnina, blago pijanstvo, vrtoglavica. Najveću opasnost
predstavlja gubitak vida.
Etanol – sa etanolom se dešava hronično trovanje. On se resorbuje brzo i potpuno iz
digestivnog trakta. Resorptivno dejstvo zahvata prvenstveno CNS i isključivo je
depresivne prirode. Depresija prvo zahvata najviše fizičke funkcije, a potom i ostale
funkcije CNS–a.
LD za odrasle osobe je 300 do 500 mL apsolunog alkohola (oko 1L koncentovanog)
unijetog u toku jednog sata.
Hronično trovanje prati psihička degradacija, delirijum tremens, oštećenje nerava.
6
Hronični alkoholičari su osjetljiviji prema nekim štetnim materijama nego druge
osobe. Teški pušači gotovo redovno pate od bronhitisa i ne smiju se izglagati
djelovanju supstanci koje nadražuju sluznice respiratornog sistema.
Ishrana
– Dijetalni faktori takođe utiču na toksičnost. U eksperimentima na
životinjama se pokazalo da nedostatak proteina, lipida, pojedinih vitamina i minerala
u hrani prouzrokuje usporenu meteboličku transformaciju stranih supstanci.
Psihički faktori
– U eksperimentima na životinjama utvrđeno je da je toksičnost
nekih supstaci koje utiču na CNS šest puta veće kad se životinje nalaze u grupi, nego
same. To pokazuje da uzajamno stimulisanje životinja u skučenom prostoru ima
uticaja na toksičnost.
Spoljni faktori
– Temperatura, pritisak i radijacija. Visoka spoljna temperatura i
hladnoća djeluju na organizam kao stres i mogu pojačati reakcije organizma na
toksične supstance. Sem toga visoka temperatura povećav isparljivost toksičnih
supstanci, pa time pojačava i mogućnost trovanja.
Pol
– razlike u djelovanju toksičnih supstanci kod muškaraca i žena prozrokovane
su uslijed različite brzine metabolizovanja supstance, što je povezano sa djelovanjem
polnih hormona. Najveći problem predstavlja izloženost žene toksičnim
supstancama za vrijeme trudnoće, jer većina supstanci iz krvi majke, kroz posteljicu
prelazi u krvotok ploda. Čak i kada su bezopasne za majku, pojedine supstance mogu
štetno djelovati na plod.
Čovjekova radna i životna sredina sadrže mnoštvo supstanci u različitom obliku.
Stoga uvijek postoji mogućnost da takvi agensi djeluju istovremeno i prouzrokuju
neželjene interakcije u smislu slabljenja ili pojačavanja štetnog dejstva. Čak i pri
kombinaciji toksičnih supstanci koje djeluju potpuno nezavisno jedna od druge,
opasnost je često povećana, jer dejstvo jedne supstance ponekad smanjuje otpornost
organizma, pa prema tome povećava toksičnost drugih supstanci. Uopšteno
govoreći, osobe koje uzimaju lijekove ili koriste sredsta za uživanje (alkohol,
duvan..) izložene su većoj opasnosti od profesionalnog trovanja.
Postoji i više faktora koji utiču na
brzinu i stepen apsorpcije
otrova sa mjesta
unošenja:
1) Rastvorljivost otrova – oni otrovi koji se lako rastvaraju u vodi, brzo se
apsorbuju i u organizmu, bez obzira na način unosa u organizam.
2) Koncentracija otrova – veličina doze na mjestu apsorpcije (ukoliko je otrov
dospio u organizam u većoj dozi i apsorpcija je brža).
