Введение в токсикологическую химию. Объекты химико - токсикологического исследования (лекция 1)

– судебно-химический анализ
ХТИ – химико-токсикологическое исследование
СМЭ – судебно-медицинская экспертиза (эксперт)
СХЭ – судебно-химическая экспертиза (эксперт)
СХЛ – судебно-химическая лаборатория
ВД – вещественные доказательства
БО – биологический объект

занимается изучением свойств ядов, их поведением в организме и трупе, разработкой методов изолирования, очистки, качественного обнаружения и количественного определения токсических веществ и их метаболитов в биологических материалах и объектах окружающей среды.

о ядах и отравлениях, изучает законы взаимодействия живого организма и яда.
Ядовитым веществом или ядом называют вещество, которое, будучи введено в организм в малых количествах и действуя при определённых условиях на организм, способно вызвать болезнь или смерть организма.
Отравлением или интоксикацией называют нарушение функций организма под влиянием яда, что может закончиться расстройством здоровья или смертью.

токсических веществ и живого организма, т.е. токсикокинетика и биотрансформация чужеродных соединений в организме.
Аналитическая токсикология (химико-токсикологический анализ) - раздел токсикологической химии, в котором рассматриваются способы и методы аналитической химии в применении к биологическим объектам.

химических лабораториях);
Аналитическая диагностика острых отравлений (в химико-токсикологических лабораториях центров по лечению острых отравлений);
Химико - токсикологическая диагностика наркомании (в судебно - химических лабораториях).

ядовитых и сильнодействующих веществ в органах и тканях трупа, а также в биологических жидкостях у живых лиц.
Разработка методов анализа ядов без их предварительного выделения из биологического материала.
Оказание помощи судебно-следственным органам в решении тех вопросов, которые требуют специальных знаний в области судебной химии.
Оказание помощи органам здравоохранения в области предупреждения развития наркоманий и отравлений различными химическими веществами.

экспертизы (республиканское, краевое, областное)
Отделы:
Отдел СМЭ потерпевших, обвиняемых и других лиц;
Организационно методический отдел;
Дежурная служба;
Отдел судебно-медицинской экспертизы трупов с гистологическим отделением;
Отдел сложных экспертиз;

- бактериологическое отделение;
- цитологическое отделение;
- молекулярно-генетическое отделение;
- спектральное отделение;
- биохимическое отделение.
Анализ биологических объектов на наличие токсических, в том числе и наркотических веществ проводится в судебно-химическом отделении.

предложению суда, органов дознания и следствия.
Эксперт обязан:
по вызову судебно-следственных органов явиться и участвовать в осмотрах и освидетельствованиях и давать заключения.
В случае неявки или отказа от дачи заключения он привлекается к уголовной ответственности.
Эксперт обязан давать заключения в соответствии с обстоятельствами дела.

материалы, необходимые для дачи заключения (история болезни,протокол осмотра места происшествия).
С разрешения лица, проводящего дознание, следователя, прокурора или суда присутствовать на допросах, задавать вопросы, относящиеся к предмету экспертизы.

или следователя, о чем дает расписку.
Вести переговоры с участниками уголовного процесса по вопросам, связанным с проведением экспертизы.
Самостоятельно собирать материалы для исследования.
Проводить исследования, которые могут повлечь полное или частичное уничтожение объектов экспертизы.

на СХЭ могут быть направлены различные объекты:
внутренние органы и ткани трупов людей и животных;
выделения;
волосы;
одежда;
пищевые продукты и напитки;
воздух, земля, посуда и др.
2.Для оказания быстрой медицинской помощи пострадавшим при острых отравлениях на исследование могут быть направлены:
кровь;
моча;
рвотные массы;
промывные воды желудка и др.
Основной задачей СХЭ является качественное и количественное определение токсических веществ.

органическими растворителями
Настаивание с водой
Особые методы изолирования

биологического материала.
Влияние сопутствующих веществ (т.е. эндогенных) на результаты качественного и количественного определения токсических веществ.
Необходимость применения высокочувствительных методов.
Необходимо учитывать естественное содержание определяемых веществ.
Трудность в оценке результатов, т.к. нет количественного выхода при изолировании.

действия.
Формирование токсического эффекта.
Физико-химические характеристики токсических веществ. Применение при решении вопросов биохимической и аналитической токсикологии.

Яд – вещество, вызывающее отравление или смерть при попадании в организм.

Интоксикация (отравление) (intoxicatio; ин- + греч. toxikon яд) - патологическое состояние, вызванное общим действием на организм токсических веществ эндогенного или экзогенного происхождения.

Абсолютных ядов в природе не существует, то есть нет таких химических веществ, которые способны приводить к отравлению при любых условиях.

применения (путь введения, наличие и качество пищи в желудке);
состояние организма человека (пол, возраст, болезнь, вес, генетические факторы и др.)
присутствия других веществ, вместе с которыми вводится яд в организм. При этом действие ядов может усилиться – проявляется синергизм (например, барбитураты или алкалоиды с алкоголем), или ослабляться.

Отравление – это «химическая травма»

четыреххлористый углерод), топливо(пропан, бутан), красители (анилин, индофеноловые соединения), хладоагенты (фреоны), химические реагенты (метанол, уксусный ангидрид), пластификаторы (диметилфталат).
Пестициды –инсектициды, зооциды, фунгициды, бактерициды и т.д.
Лекарственные средства
Бытовые токсиканты – пищевые добавки, средства санитарии, личной гигиены, средства ухода за одеждой, мебелью, автомобилями и др.
Биологические растительные и животные яды
Боевые отравляющие вещества (зарин, иприт, фосген и др.)

в желудок < 15 мг/кг
Высокотоксичные (DL50 15 -150 мг/кг)
Умереннотоксичные (DL50 151 -5000 мг/кг)
Малотоксичные (DL50 > 5000 мг/кг)

природы.

1. Группа токсикологически важных веществ, изолируемых дистилляцией («летучие яды»): синильная кислота, спирты, этиленгликоль, алкилгалогениды (хлороформ, хлоралгидрат, четыреххлористый углерод, дихлорэтан), формальдегид, ацетон, фенол, уксусная кислота.
2. Группа токсикологически важных веществ, изолируемых экстракцией и сорбцией:
лекарственные средства (барбитураты, алкалоиды, синтетические лекарственные вещества – 1,4-бензодиазепины, производные фенотиазина, фенилалкиламины);
наркотические вещества (каннабиноиды, эфедрон);
пестициды (ФОС, хлорорганические – гептахлор, гексахлорциклогексан, производные карбаминовой кислоты – севин).

изолируемых минерализацией: «металлические яды» - соединения Ва, Pb, Mn, As, Cu, Sb, Bi, Hg и др.
Группа токсикологически важных веществ, изолируемых экстракцией водой: кислоты (серная, азотная, соляная), щелочи (гидроксиды натрия, калия, аммония), нитраты и нитриты.
Группа токсикологически важных веществ, требующих особых методов изолирования: соединения фтора.
Группа веществ, не требующих особых методов изолирования: вредные пары и газы, оксид углерода.

II. Токсикологические вещества неорганической природы.

правило, единице массы тела человека или животного) и дающее определенный токсический эффект.

Доза токсическая - доза, вызывающая в организме патологические изменения, не приводящие к смертельному исходу. Токсические дозы занимают диапазон доз от минимальной токсической до минимальной смертельной.
Доза токсическая минимальная (MTD) - это пороговая доза в отношении эффекта, выходящего за пределы нормальных физиологических реакций.
Доза смертельная минимальная (MLD) - доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель единичных, наиболее чувствительных подопытных животных; принимается за нижний предел дозы смертельной.

из веществ органической природы и 1 группу из веществ неорганической природы, т.е. на группы «летучих», «лекарственных» и «металлических» ядов и пестициды.

Доза смертельная средняя (DL50) - доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель 50% подопытных животных.

Доза смертельная абсолютная (DL100) - доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель не менее, чем 99% подопытных животных.

размерность мг/кг, мкг/кг, моль/кг (СИ).

с эндогенными молекулами –мишенями и другими рецепторами токсичности;
инициирование нарушений в структуре и/или функционировании клеток;
восстановительные процессы на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях.

Биотрансформация ксенобиотика с образованием токсичных продуктов называется метаболической активностью или летальным синтезом.

Биотрансформация, сопровождающаяся снижением содержания токсиканта в организме, называется детоксикацией.

на поверхности, либо внутри отдельных типов клеток (чаще всего это внутриклеточные ферменты).
2. Нуклеиновые кислоты (особенно ДНК)
3. Белки
4. Клеточные мембраны
5. Ферменты (мишень в основном для токсического метаболита), т.к. сам фермент ответственен за синтез этого метаболита.
на молекулярном уровне токсичность – это химическое взаимодействие между токсикантом и молекулой-мишенью.

Эрлих 1900 г) – это химически активная группировка, в норме участвующая в метаболизме клетки, к которой способна присоединится молекула ксенобиотика.

«Оккупационная» теория

Кинетическая теория

Неспецифические взаимодействия

+ R ↔ Tox –R

К – константа равновесия;
[Tox] – равновесная концентрация токсиканта (молекулы, иона, радикала);
[R] – равновесная концентрация рецептора (молекулярного, клеточного);
[Tox-R] – равновесная концентрация продукта взаимодействия.

токсиканта с рецептором.

Классы токсикантов, взаимодействующих с рецепторами:
антагонисты (ингибирует действие нативных субстратов (эндогенных соединений), блокируя их связывание с рецепторами ),
агонисты,
частичные агонисты (активируют рецепторы, взаимодействуя с ними, и дают токсический эффект, равный или превышающий эффект нативного субстрата). - «токсикомиметики»

Внутренняя активность токсиканта (R/Nзан) - способность давать токсический эффект (ответ организма R) при минимальном заполнении рецепторов (Nзан).

дозе токсиканта D;
Rmax- максимально возможный ответ на воздействие;
D50- доза токсиканта, вызывающая ответ, равный половине максимального.

свойства

Растворимость

Липофильность

Диффузионная способность

Окислительно-восстановительный потенциал

Поверхностная активность

Физико-химические свойства ксенобиотика

Способность к электрической диссоциации (ионизации)

Способность к комплексообразованию

растворимости ксенобиотика в биологических средах на его токсичность.

а) Межфазные переходы тв↔ж, диаграммы рН-растворимость.

б) Межфазные равновесия ж1↔ж2, коэффициент распределения.

в) Влияние кислотно-основной природы ксенобиотиков и рН биосред на межфазные равновесия ж1↔ж2.

г) Влияние окислительно-восстановительного потенциала Е0 и рН среды на токсичность ксенобиотика. Диаграммы рН-потенциал для биосред и токсикантов.

2. Корреляция структуры ксенобиотика и его токсичности. Топологические индексы.

ж1↔ж2

рКа =14 - рKb

для кислот:

для оснований:

НА ↔ Н+ + А-.

при рН= рКа

[A-] = [HA].

ВН+↔ В + Н+

рН= рКа

[ВН+] = [В].

моча ( рН 4,8-7,4), плазма крови (рН 7,35-7,45) желудочный сок (рН 1,5-1,8).