Toksykologia – czym się zajmuje? Jak działają różne rodzaje trucizn?

Trucizna to substancja chemiczna, która powstała naturalnie lub sztucznie. Nazywamy ją w ten sposób dlatego, że niszczy tkanki organizmu, prowadząc do uszkodzenia jego ustroju, a czasem nawet śmierci. Zatruć możemy się drogą pokarmową, oddechową lub poprzez bezpośredni kontakt trucizny z naszą skórą.

Trucizny wpływają na nasz organizm rozmaicie. Mogą bezpośrednio wywołać objawy choroby (bóle brzucha, ból głowy, wymioty, biegunka). Czasem powodują zmiany genetyczne, przyczyniając się do mutacji genów, a nawet powstania nowotworów. Niektóre rodzaje trucizn są szczególnie niebezpieczne dla kobiet ciężarnych, ponieważ powodują zmiany w rozwoju płodu. Inne mają właściwości uczulające.

Substancji toksycznych jest wiele. Część z nich występuje naturalnie w przyrodzie jako produkty organizmów żywych, druga część jest wytwarzana przez człowieka albo w laboratoriach (np. pestycydy, herbicydy), albo jako negatywny skutek naszego działania na środowisko (np. gazy powstające w wyniku spalania produktów ropy naftowej, odpady radioaktywne).

Trucizny mogą pochodzić od mikrobów (bakterii i mikroskopijnych grzybów), zwierząt, roślin i w wyniku pracy człowieka.

Z bardziej znanych trucizn wytwarzanych przez bakterie warto wymienić jad kiełbasiany. Można się nim zatruć, gdy zjemy coś, co nie zostało odpowiednio przetworzone terminicznie. Jad kiełbasiany bardzo osłabia nasze ciało i może prowadzić do paraliżu.

Z trucizn roślinnych trzeba przede wszystkim wymienić hioscyjaminę, która poraża obwodowy układ nerwowy i może prowadzić do śpiączki. Występuje ona m.in. w wilczej jagodzie.

Trucizny zwierzęce trafiają do organizmu w wyniku ugryzienia lub użądlenia. Czasem również wystarczy bezpośredni jej kontakt z naszą skórą, abyśmy mogli odczuć negatywne skutki działania substancji.

Trucizny powstałe sztucznie są wynikiem prac naukowców w laboratoriach (leki, środki ochrony roślin, środki czystości, kosmetyki, węglowodory), ale i również w wyniku przetwarzania przez człowieka rud metali i ropy naftowej.

W toksykologii kluczową sprawą jest dawka substancji. Każdy związek może mieć działanie szkodliwe, gdy jest podany w odpowiednio odmierzonej ilości i w wymagany warunkach. Do oceny toksyczności związku dla ludzi stosuje się badania na szczurach i innych zwierzętach.

Niezwykle ważnym zadaniem toksykologii jest ustalenie dawki śmiertelnej. Oznacza się ją symbolem LD50 (the lethal dose 50 percent). Określa ona tę ilość substancji, która zabija 50 proc. organizmów narażonych na jej działanie. Na tym wskaźniku opracowuje się skalę toksyczności wszystkich znanych substancji.

Osiągnięcia toksykologii wykorzystuje się także w badaniach nad nowymi lekami. Dzięki niej możliwe jest ustalenie takiej dawki substancji szkodliwej, która pozwala człowiekowi zwalczyć chorobę, a przy tym ograniczyć działania uboczne związku chemicznego.

Toksykologia dzieli się na mniejsze dyscypliny, skupione na wybranych substancjach lub na obszarach ich zastosowania. Może też częściowo obejmować te same pola badawcze, które są zgłębiane przez inne dziedziny, np. przez chemię, biologię, medycynę i farmakologię.

Zarówno toksykologia, jak i farmakologia zajmują się właściwościami substancji chemicznych i ich wpływem na ludzkie zdrowie. Celem farmakologii jest jednak wykorzystanie leczniczych właściwości tych substancji jak najskuteczniej; natomiast toksykologia skupia się na ich szkodliwym działaniu oraz szacowaniu ryzyka, jakie niesie ze sobą ich zastosowanie.

Badania medyczne i toksykologiczne dowodzą, że najczęstsze szlaki toksyn biegną przez naczynia krwionośne i limfatyczne. Niemniej jednak nasze ciało ma kilka bezpieczników, utrudniających przedostawanie się trucizn do dalszych partii ustroju.

Taka przeszkoda istnieje np. między krwią a mózgiem. Cienkie i wąskie naczynia włosowate utrudniają dużym cząsteczkom trucizn przedostawanie się z krwi do komórek nerwowych mózgu. Dzięki tej właściwości małych naczyń krwionośnych zwykle nie dochodzi do zatrucia mózgu rtęcią czy ołowiem. Wyjątkiem od tej reguły bywają niestety dzieci.

Toksykologia i medycyna znają też barierę między krwią a tkankami męskich gruczołów rozrodczych (jąder). Bariera ta ogranicza przepływ dużych cząsteczek (białek, wielocukrów), a także molekuł o średnich rozmiarach. Nie pozwala im przedostać się do kanalików nasiennych, dzięki czemu chroni spermę.

Trzecia przeszkoda znana medycynie i toksykologii dzieli kobietę ciężarną i płód. Stanowi ją łożysko. Posiada ono kilka powłok komórek, które utrudniają przedostawanie się szkodliwym substancjom z organizmu matki do ustroju dziecka. Najsprawniej działa przeciwko dużym cząsteczkom. Nie radzi sobie natomiast ze związkami rozpuszczalnymi w tłuszczach. Uczeni zgodnie przyznają, że ta bariera chroni najsłabiej.

Toksykologia i medycyna znają dwa główne sposoby ratowania się organizmu przed zatruciem. Po pierwsze, organizm próbuje toksynę usunąć.

Druga metoda polega na zmianie jej składu chemicznego, co nazywa się biotransformacją. Trucizny mogą być usuwane z ciała wraz z moczem, żółcią, potem, mlekiem, a także drogą oddechową (jak np. tlenek węgla). Najczęstszą drogą usuwania toksyn jest mocz.

Biotransformacja następuje w wątrobie, nerkach, płucach, jelitach i w łożysku. Największa rolę odgrywa jednak wątroba. Zdarza się jednak, że przetworzenie substancji w wątrobie czyni truciznę jeszcze bardziej toksyczną i niebezpieczną dla zdrowia.

Polega na zbadaniu płynów ustrojowych danej osoby. Najczęściej krwi, moczu, a w przypadku osób zmarłych również płynu z gałki ocznej i żółci. Bada się także treść żołądkową, włosy, paznokcie, szpik kostny oraz wycinki z wątroby i nerek. Analizę substancji szkodliwych przeprowadzają biegli w sprawach sądowych, specjaliści na potrzeby medycyny pracy (zatrucia zawodowe), a także z konieczność ratowania zdrowia lub życia (zatrucia przypadkowe i planowane samobójstwa).