Токсикология

редактировать
Раздел биологии, химии и медицины Токсиколог, работающий в лаборатории (США, 2008 г.)

Токсикология - это научная дисциплина, частично совпадающая с биологией, химией, фармакологией и медициной., который включает изучение неблагоприятного воздействия химических веществ на живые организмы и практику диагностики и лечение воздействия токсинов и токсичных веществ. Взаимосвязь между дозой и ее воздействием на организм, подвергшийся воздействию, имеет большое значение в токсикологии. Факторы, влияющие на химическую токсичность, включают дозировку, продолжительность воздействия (острое или хроническое), путь воздействия, вид, возраст, пол и окружающую среду. Токсикологи являются экспертами по ядам и отравлениям. Существует движение за токсикологию, основанную на доказательствах, как часть более широкого движения в сторону практики, основанной на доказательствах. В настоящее время токсикология вносит свой вклад в область исследований рака, поскольку некоторые токсины могут использоваться в качестве лекарств для уничтожения опухолевых клеток. Одним из ярких примеров этого является инактивирующие рибосомы белки, испытанные при лечении лейкемии.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Основные принципы
    • 2.1 Токсикология, основанная на доказательствах
  • 3 Методы тестирования
    • 3.1 Животные, не относящиеся к человеку
    • 3.2 Альтернативные методы тестирования
  • 4 Сложность реакции на дозу
  • 5 Типы
    • 5.1 Медицинская токсикология
    • 5.2 Клиническая токсикология
    • 5.3 Судебная токсикология
    • 5.4 Вычислительная токсикология
  • 6 Токсикология как профессия
    • 6.1 Требования
    • 6.2 Обязанности
    • 6.3 Компенсация
  • 7 Этимология и произношение
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

История

Литография Матье Орфила

Диоскорида, греческого врача при дворе римского императора Нерона, сделал первую попытку классифицировать растения по их токсическому и терапевтическому эффекту. Ибн Вахшийя написал Книгу о ядах в IX или X веках. За этим последовал в 1360 году.

Матье Орфила считается современным отцом токсикологии, впервые получивший формальное лечение в 1813 году в своей Traité des Poisons, также называемой Toxicologie générale.

В 1850 году Жан Стас стал первым человеком, успешно выделившим яды растений из тканей человека. Это позволило ему идентифицировать использование никотина в качестве яда в деле об убийстве Бокарме, предоставив доказательства, необходимые для осуждения бельгийского графа Ипполита Визарта де Бокарме в убийстве своего шурина.

Теофраст Филлипус Авролей Бомбаст фон Гогенхайм (1493–1541) (также упоминаемый как Парацельс, поскольку он полагал, что его исследования были выше или выше работы Цельсия - римский врач I века) также считается «отцом» токсикологии. Ему приписывают классическое токсикологическое изречение: «Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist». что переводится как «Все ядовиты, и ничто не без яда; только доза делает вещь не ядовитой». Это часто сокращается до: «Доза делает яд » или на латинском «Sola dosis facit venenum».

Основные принципы

Целью оценки токсичности является выявление побочные эффекты вещества. Побочные эффекты зависят от двух основных факторов: i) пути воздействия (пероральный, ингаляционный или кожный) и ii) дозы (продолжительность и концентрация воздействия). Чтобы изучить дозу, вещества тестируются как на острой, так и на хронической моделях. Как правило, проводятся различные серии экспериментов, чтобы определить, вызывает ли вещество рак, и изучить другие формы токсичности.

Факторы, влияющие на химическую токсичность:

  • Дозировка
    • Оба больших однократных воздействия ( острое) и непрерывное малое воздействие (хроническое).
  • Путь воздействия
    • Проглатывание, вдыхание или абсорбция через кожу
  • Другие факторы
    • Виды
    • Возраст
    • Пол
    • Здоровье
    • Окружающая среда
    • Индивидуальные характеристики

Доказательная токсикология

Дисциплина доказательной медицины токсикология стремится прозрачно, последовательно и объективно оценивать имеющиеся научные данные, чтобы отвечать на вопросы токсикологии, изучения неблагоприятного воздействия химических, физических или биологических агентов на живые организмы и окружающую среду, включая профилактику и улучшение таких эффектов. Токсикология, основанная на фактических данных, может помочь в решении проблем токсикологического сообщества по поводу ограничений существующих подходов к оценке состояния науки. К ним относятся проблемы, связанные с прозрачностью принятия решений, синтезом различных типов доказательств и оценкой предвзятости и достоверности. Токсикология, основанная на доказательствах, уходит своими корнями в более широкое движение к методам, основанным на фактах.

Методы тестирования

Эксперименты на токсичность могут проводиться in vivo (с использованием всего животного) или in vitro (тестирование на изолированных клетках или тканях) или in silico (в компьютерном моделировании).

животные, не относящиеся к человеку

Классическим экспериментальным инструментом токсикологии является тестирование на животных, кроме человека. Примерами модельных организмов являются Galleria mellonella, которая может заменять мелких млекопитающих, и данио, которые позволяют изучать токсикологию у позвоночных более низкого порядка in vivo. По состоянию на 2014 год такие испытания на животных предоставляют информацию, недоступную другими способами, о том, как вещества функционируют в живом организме. Некоторые организации выступают против использования животных, не относящихся к человеку, для токсикологических испытаний из соображений благополучия животных, и в некоторых регионах оно было ограничено или запрещено при определенных обстоятельствах, например, тестирование косметики в Европейском Союзе.

Альтернативные методы тестирования

Хотя тестирование на животных моделях остается методом оценки воздействия на человека, тестирование на животных вызывает как этические, так и технические проблемы.

С конца 1950-х гг. токсикология стремилась сократить или исключить испытания на животных под рубрикой «Три Р» - сократить количество экспериментов с животными до необходимого минимума; уточнять эксперименты, чтобы причинять меньше страданий, и заменять эксперименты in vivo другими типами или использовать более простые формы жизни, когда это возможно.

Компьютерное моделирование является примером альтернативных методов тестирования; с помощью компьютерных моделей химических веществ и белков можно определить взаимосвязь между структурой и активностью и идентифицировать химические структуры, которые могут связываться с белками, выполняющими важные функции, и мешать им. Эта работа требует экспертных знаний в области молекулярного моделирования и статистики, а также экспертных оценок в области химии, биологии и токсикологии.

В 2007 году американская неправительственная организация Национальная академия наук опубликовала отчет под названием «Тестирование токсичности в 21-й век: видение и стратегия », который открывался заявлением:« Изменения часто связаны с поворотным событием, основанным на предыдущей истории и открывающим дверь в новую эру. К ключевым событиям в науке относятся открытие пенициллина, выяснение двойная спираль ДНК и развитие компьютеров... Тестирование токсичности приближается к такой научной поворотной точке. Оно готово воспользоваться преимуществами революций в биологии и биотехнологии. Достижения в токсикогеномике, биоинформатике, системной биологии, эпигенетике и компьютерная токсикология может превратить тестирование токсичности из системы, основанной на тестировании на всем животном, в систему, основанную в первую очередь на методах in vitro, которые оценивают изменения в биологических процессах с использованием клеток, клеточные линии или клеточные компоненты, предпочтительно человеческого происхождения ». По состоянию на 2014 год это видение все еще не было реализовано.

Агентство по охране окружающей среды США изучило 1065 химических и лекарственных веществ в рамках своей программы ToxCast (часть CompTox Chemicals Dashboard ) с использованием моделирования диоксида кремния и анализа плюрипотентных стволовых клеток человека для прогнозирования in vivo интоксикантов, связанных с развитием, на основе изменений клеточного метаболизма после химического воздействия. Основные результаты анализа этого набора данных ToxCast_STM, опубликованного в 2020 году, включают: (1) 19% из 1065 химических веществ дали прогноз токсичности для развития, (2) эффективность анализа достигла точности 79% –82% с высокой специфичностью. (>84%), но умеренная чувствительность (< 67%) when compared with in vivo animal models of human prenatal developmental toxicity, (3) sensitivity improved as more stringent weights of evidence requirements were applied to the animal studies, and (4) statistical analysis of the most potent chemical hits on specific biochemical targets in ToxCast revealed positive and negative associations with the STM response, providing insights into the mechanistic underpinnings of the targeted endpoint and its biological domain.

В некоторых случаях отказ от исследований на животных был предписан законом или нормативными актами; Европейский Союз (ЕС) запретил использование тестов на животных для косметики в 2013 году.

Сложность "доза-реакция"

Большинство химических веществ имеют классическую кривую "доза-реакция" - при низкой дозе (ниже порогового значения) никакого эффекта не наблюдается. Некоторые демонстрируют явление, известное как достаточная проблема - при небольшом воздействии животные "растут" быстрее, имеют лучший внешний вид и качество шерсти, меньше опухолей и живут дольше, чем контрольные животные ». Некоторые химические вещества не имеют четко определенного безопасного уровня воздействия. С ними обращаются с особой осторожностью. Некоторые химические вещества подвержены биоаккумуляции поскольку они хранятся, а не выводится из организма; им также уделяется особое внимание.

Несколько показателей обычно используются для описания токсичных дозировок в соответствии со степенью воздействия на организм или популяцию, а некоторые конкретно определяются различными законами или организационным использованием. К ним относятся:

  • LD50 = Средняя летальная доза, доза, от которой погибнет 50% популяции, подвергшейся облучению
  • NOEL = Уровень отсутствия наблюдаемого эффекта, самая высокая доза, известная для не проявляют эффекта
  • NOAEL = самая высокая доза, о которой известно, что не вызывает побочных эффектов
  • PEL = допустимый предел воздействия, самая высокая концентрация, разрешенная в соответствии с правилами США OSHA
  • STEL = Предел краткосрочного воздействия, наивысшая концентрация, разрешенная в течение коротких периодов времени, как правило, 15–30 минут
  • TWA = Средневзвешенное по времени, среднее значение концентрации агента за указанный период времени, обычно 8 часов.
  • TTC = Порог токсикологической опасности был установлен для составляющих табачного дыма

Типы

Медицинская токсикология

Медицинская токсикология - это дисциплина, требующая статуса врача (степень доктора медицины или доктора медицины, плюс специальное образование и опыт).

Клиническая токсикология

Клиническая токсикология - это дисциплина, которой могут заниматься не только врачи, но и другие медицинские работники со степенью магистра в области клинической медицины. токсикология: терапевты (помощники врача, практикующие медсестры ), медсестры, фармацевты и специалисты в области здравоохранения.

Судебная токсикология

Судебная токсикология - это дисциплина, в которой для помощи используются токсикология и другие дисциплины, такие как аналитическая химия, фармакология и клиническая химия. медицинское или юридическое расследование смерти, отравления и употребления наркотиков. Первоочередной задачей судебной токсикологии является не юридический результат токсикологического исследования или используемой технологии, а скорее получение и интерпретация результатов.

Вычислительная токсикология

Вычислительная токсикология - это дисциплина, которая развивается математические и компьютерные модели для лучшего понимания и прогнозирования неблагоприятных последствий для здоровья, вызываемых химическими веществами, такими как загрязнители окружающей среды и фармацевтические препараты. В рамках проекта «Токсикология в 21 веке» лучшими прогностическими моделями были определены следующие: Deep Neural Networks, Random Forest и Support Vector Machines, которые могут достигать проведение экспериментов in vitro.

Токсикология как профессия

A токсиколог - ученый или медицинский персонал, специализирующийся на изучении симптомов, механизмов, методов лечения и обнаружения яды и токсины ; особенно отравление людей.

Требования

Чтобы работать токсикологом, необходимо получить степень в области токсикологии или смежную степень, например, биология, химия, фармакология. или биохимия. Программы бакалавриата по токсикологии охватывают химический состав токсинов и их влияние на биохимию, физиологию и экологию. После завершения вводных курсов по естествознанию студенты обычно записываются в лаборатории и применяют принципы токсикологии в исследованиях и других исследованиях. Продвинутые студенты углубляются в конкретные секторы, такие как фармацевтическая промышленность или правоохранительные органы, которые применяют методы токсикологии в своей работе. Общество токсикологии (СОТ) рекомендует студентам высших учебных заведений, которые не предлагают степень бакалавра по токсикологии, рассмотреть возможность получения степени по биологии или химии. Кроме того, SOT советует начинающим токсикологам проходить курсы статистики и математики, а также получать лабораторный опыт с помощью лабораторных курсов, исследовательских проектов студентов и стажировок.

Обязанности

Токсикологи выполняют множество различных обязанностей, включая исследования в академической, некоммерческой и промышленной областях, оценку безопасности продукции, консультации, общественные услуги и правовое регулирование. Чтобы изучить и оценить действие химических веществ, токсикологи проводят тщательно спланированные исследования и эксперименты. Эти эксперименты помогают определить конкретное количество химического вещества, которое может причинить вред, и потенциальные риски нахождения рядом или использования продуктов, содержащих определенные химические вещества. Исследовательские проекты могут варьироваться от оценки воздействия токсичных загрязнителей на окружающую среду до оценки того, как иммунная система человека реагирует на химические соединения в фармацевтических препаратах. В то время как основные обязанности токсикологов заключаются в определении воздействия химических веществ на организмы и их окружение, конкретные должностные обязанности могут варьироваться в зависимости от отрасли и занятости. Например, судебные токсикологи могут искать токсичные вещества на месте преступления, а водные токсикологи могут анализировать уровень токсичности водных объектов.

Компенсация

Заработная плата за работу в токсикологии зависит от нескольких факторов, включая уровень образования, специализацию, опыт. Бюро статистики труда США (BLS) отмечает, что количество рабочих мест для ученых-биологов, которые обычно включают токсикологов, должно было увеличиться на 21% в период с 2008 по 2018 год. BLS отмечает, что это увеличение может быть связано с ростом исследований и разработок в области биотехнологии, а также увеличение бюджета на фундаментальные и медицинские исследования в области биологии.

Этимология и произношение

Слово токсикология () - это неоклассическое соединение из новой латыни, первый засвидетельствовано примерно в 1799 году, из сочетания форм токсико- + -логия, которые, в свою очередь, происходят от древнегреческих слов τοξικός toxikos, «ядовитый», и λόγος логотипы, «предмет»).

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Искать токсикология в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викискладе есть материалы, связанные с токсикологией.
Последняя правка сделана 2021-06-11 08:47:52
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте