Отру́ти, тру́ти, трути́зни — речовини, які, потрапляючи в організм живих істот, здатні спричиняти різке порушення його нормальної життєдіяльності: отруєння або смерть, через їхні метаболічні процеси. Зі збільшенням впливу активної речовини зростає ймовірність заподіяння шкоди здоров'ю та життю в результаті отруєння.
Абстрактно Відомий вислів лікаря 16 століття Парацельса (1493—1541) звучить так: 'Що є отрутою, а що ні? Усе є отрутою, і немає нічого неотруйного. Лише доза визначає, що та чи інша речовина не є отрутою' ().
Загальний опис
Віднесення тих або інших речовин до отрут є умовним, оскільки токсичність багатьох з них визначається обставинами або способом введення в організм. Токсичний хімікат — будь-який хімікат, який за рахунок свого хімічного впливу на життєві процеси може мати смертельний наслідок, призводити до тимчасової непрацездатності або заподіяти довготривалу шкоду людям чи тваринам.
До них належать усі такі хімікати, незалежно від їх походження чи способу їх виробництва і незалежно від того, чи вироблені вони на об'єктах, містяться у боєприпасах чи десь в іншому місці.
Види та вплив За походженням отрути поділяють на рослинні, тваринні, мікробні, мінеральні і продукти хімічного синтезу (отрути промислові, пестициди).
Токсикологія — це наукова дисципліна, що вивчає токсичні речовини, їх вплив у різних дозах та лікування отруєнь. Вона займається речовинами, сумішами речовин, тваринами, рослинами та мікроорганізмами, а також біохімічними механізмами токсичної дії з точки зору кількісних аспектів.
Шкода, завдана отрутою, може полягати у тимчасовому погіршенні стану, постійному пошкодженні або смерті. Стійкі, шкідливі наслідки отрути називають хронічним отруєнням; вплив отрути, яка спричиняє негайну шкоду, називається гострим отруєнням.
Як небезпечні речовини, отрути класифікуються залежно від ефективної кількості на дуже токсичні, токсичні та шкідливі (раніше слаботоксичні).
Токсичність (отруйність) Толерантність до речовини варіюється серед багатьох живих істот або груп живих істот. В принципі, всі речовини, що вводяться в організм, можуть завдати шкоди у дозі, що перевищує певну, і тому вважаються токсичними при перевищенні цієї ефективної кількості. Парацельс писав у 1538 році: «Усе є отрутою, і ніщо не буває без отрути; лише доза визначає, що річ не є отрутою».
Токсичність — це міра шкідливого або летального впливу хімічної речовини або фізичного агента (наприклад, опромінення, іонізуючого випромінювання, радіаційного впливу) на живий організм. Розрізняють гостру токсичність, яка має негайний ефект, хронічну токсичність, коли пошкодження виникає лише після тривалого періоду впливу, та екологічну токсичність (екотоксикологію), яка має вплив на цілі популяції або екосистеми. Гостра токсичність визначається середньою кількістю (дозою) отрути, необхідною для досягнення певного токсичного ефекту, вираженою або як кількість отрути на кг маси тіла, або у вигляді добутку концентрації на час (добуток Хабера) в мг.·хв-1·м-3. Хронічна токсичність описує токсичний вплив речовини при тривалому, регулярному застосуванні певної дози. Накопичення багатьох забруднюючих речовин у повітрі та ґрунті належить до сфери екотоксикології.
Абсолютний рівень токсичності (токсична доза) залежить від низки факторів. Найважливішими є тип та місце введення отрути (інгаляційне, пероральне, підшкірне або черезшкірне, внутрішньом'язове, внутрішньовенне або внутрішньоартеріальне, внутрішньочеревне тощо), транспортний засіб для застосування (наприклад, розчинник), фізичний стан організму (вид, вік і стать, індивідуальні особливості організму, схильність, стан здоров'я та умови життя) та хронобіологічні фактори (час застосування). Для забезпечення порівнянності даних про токсичність ці параметри повинні бути обов'язково вказані.
Нанотоксикологія займається впливом наночастинок, включаючи наноматеріали, на живі організми. Через свою мініатюризацію нанооб'єкти іноді демонструють значно змінені фізичні та хімічні властивості порівняно з їхнім вихідним матеріалом. Чим менша частинка, тим більша її токсичність. Наночастинки можуть викликати запальні реакції бронхів та легень, а в окремих випадках також повідомлялося про легеневий фіброз.
Вплив токсичних речовин можна частково нейтралізувати або пом'якшити за допомогою природних або штучно вироблених антидотів.
Токсичні ефекти Дія отрут обумовлена їх хімічними реакціями з речовинами, що входять до складу клітин і тканин організму, а також з тими, що беруть участь у тканинному обміні (наприклад, при отруєнні синильною кислотою).
Сила і характер дії отрут залежать від їх хімічної структури, фізико-хімічних властивостей, структурних і функціональних особливостей організму, що обумовлює вибіркову токсичність отрути по відношенню до окремих видів тварин або рослин, а також «спорідненість» («тропність») до певних систем або органів (наприклад, нейротропні отрути, що вражають переважно нервову систему).
Отрути потрапляють в організм людини переважно через травні і дихальні органи; виводяться з організму нирками, кишечником, легенями тощо.
Токсична дія на людину Отрути атакують різні рецептори в організмі. При гострому отруєнні часто уражаються такі органи, як печінка (гепатотоксини, наприклад, від парацетамолу), нирки (нефротоксини), а також мозок і нерви (нейротоксини, такі як ботулотоксин, та бойові отруйні речовини, такі як VX, зарин або зоман). Деякі отрути перешкоджають внутрішньому диханню, такі як нітрити та чадний газ, які блокують гемоглобін, або ціанід калію, який блокує клітинний дихальний ланцюг.
Для порівняння токсичності отрут використовують експерименти на тваринах, які проводяться у стандартизованих умовах. Наприклад, часто цитований показник ЛД50 вказує на кількість речовини відносно маси тіла, яка призводить до смерті половини популяції піддослідних тварин. ЛД означає летальну дозу. LDLo вказує на найнижчу дозу, яка може призвести до смерті лабораторної тварини.
Деякі з найпотужніших токсинів відомі під загальною назвою ботулотоксин, який можна знайти, серед іншого, в зіпсованих м'ясних і рибних консервах.
Концентровані отрути та кумулятивні отрути Розрізняють два типи токсинів відповідно до поведінки токсину на рецепторах:
У випадку концентрованої отрути, ефект посилюється зі збільшенням концентрації токсину на рецепторах. Якщо токсин розщеплюється і повністю виводиться, наприклад, через метаболічні процеси або видихання, не пошкоджуючи заблоковані рецептори, ефект також повністю зникає. У випадку кумулятивної отрути, яку також називають сумарною отрутою або c·t-отрутою, токсин викликає незворотні зміни в рецепторах. Цей ефект залишається навіть після виведення активної речовини з організму. При наступному введенні молекули токсину можуть знову незворотно пошкодити деякі з решти рецепторів. Таким чином, індивідуальні ефекти можуть накопичуватися. Поглинання токсину може відбуватися безперервно або епізодично. Ефект (W) є результатом добутку концентрації (c) і тривалості впливу (t), тобто W=c·t (див. правило Габера).
Приклади
Тютюновий дим містить нікотин, який у високих концентраціях є дуже токсичним. Нікотин є типовою концентрованою отрутою. Він оборотно блокує нікотинові ацетилхолінові рецептори. Через короткий час рецептори знову вивільняються. Навіть якщо нікотин приймається хронічно протягом багатьох років, низькі дози нікотину завдають лише незначної шкоди організму. Тютюновий дим також містить кілька канцерогенних сполук. Найвідомішою з них є бензо[a]пірен, який має нижчу гостру токсичність, ніж нікотин, але є типовою кумулятивною отрутою. Продукт окислення бензо[a]пірен-7,8-дигідрокси-9,10-епоксид, що утворюється в організмі з бензо[a]пірену, який потрапляє в організм у дуже малих дозах протягом багатьох років, значно підвищує ризик розвитку раку легенів та інших видів раку, оскільки він реагує з компонентом генетичного матеріалу ДНК.
Приклади різних токсичних ефектів Отруйні «коктейлі», які іноді готують з метою вбивства або самогубства, зазвичай є більш «токсичними», ніж сума їхніх окремих речовин («потенціювання»). Це також стосується поєднання субтоксичних кількостей екологічно небезпечних речовин, які разом можуть мати руйнівний ефект. Доза етанолу, що вживається всередину у вигляді пива протягом вечора (тобто підгостро), може призвести до більш виражених та, можливо, небезпечних симптомів отруєння, якщо її вжити швидко у вигляді міцних спиртних напоїв. Етанол є смертельним у значно менших дозах для людей зі зниженою або порушеною алкогольдегідрогеназою. Теобромін у шоколаді (або какао) токсичний для собак і котів. Вживання 10 літрів води за один раз (дистильованої чи ні) може бути смертельним для дорослої людини. Виникає гіпонатріємія (дефіцит натрію через осмотичну депривацію). Однак це не токсична дія самої води, а радше шкідливий ефект розведення. Організм, пошкоджений хворобою, реагує на токсини чутливіше, ніж організм здорової людини. Доза дигітоксину, яка є терапевтичною для дорослої людини, може бути смертельною для дитини або людини похилого віку. Значення LD50 для ДДТ становить 113 мг/кг для щурів, але лише 1 мг/кг маси тіла для мух. 2,3,7,8-Тетрахлордибензодіоксин є гостро смертельним для овець, але у людей така ж концентрація призводить лише до розвитку хлоракне. Металева ртуть менш токсична при ковтанні, ніж при вдиханні парів. Повторне надходження отрути призводить до розвитку толерантності до багатьох речовин. Наприклад, працівники арсенової промисловості колись споживали дози арсену (As2O3), що в кілька разів перевищували звичайну смертельну дозу, без будь-яких (гострих) побічних ефектів. Солі талію мають подібний вплив на організм людини. Більш очевидним прикладом є героїн, до якого у людей розвивається виражена толерантність. Білий морозник, рослина, яка є дуже отруйною для більшості ссавців, поїдається благородними оленями під час гону. Отруєння снодійними препаратами іноді призводить до смерті через порушення терморегуляції та охолодження тіла. Якщо охолодженню протидіяти (за допомогою ковдри або обігрівача), передозування, яке було б смертельним на відкритому повітрі, може бути терпимим за певних обставин.
Класифікація отрут
Токсична речовина як небезпечна речовина Хоча загалом токсичні забруднювачі класифікуються як небезпечні для навколишнього середовища (N), речовини поділяються на дуже токсичні (T+), токсичні (T) та шкідливі для здоров'я (Xn) (застарілий термін «менш токсичні») відповідно до їхнього впливу на людину. Символ небезпеки з Позначення небезпеки Ідентифікація лист Класифікація символів небезпеки Приклади дуже токсичний Т+ якщо вони можуть спричинити смерть або гостре чи хронічне пошкодження здоров'я при вдиханні, ковтанні або всмоктуванні через шкіру у дуже малих кількостях. Застосовуються такі граничні значення
ЛД50 перорально, щур: < 25 мг/кг ЛД50 шкірний, щур або кролик: < 50 мг/кг LC50 при вдиханні, щури, для аерозолів/пилу: < 0,25 мг/л: LC50 при вдиханні, щури, для газів/парів: < 0,50 мг/л (PDF, deutsch). Атропін, зарин, талій отруйний Т якщо вони можуть спричинити смерть або гостре чи хронічне пошкодження здоров'я при вдиханні, ковтанні або всмоктуванні через шкіру у невеликих кількостях; усі речовини, що піддаються токсичній, мутагенній та токсичній реакції (CMR), також позначені літерою T. Застосовуються такі граничні значення: перорально, щури: 25 мг/кг < LD50 < 200 мг/кг: шкірний, щур або кролик: 50 мг/кг < LD50 < 400 мг/кг: інгаляція, щури, для аерозолів/пилу: 0,25 мг/л < LC50 < 1 мг/л: інгаляція, щур, для газів/парів: 0,50 мг/л < LC50 < 2 мг/л Метанол, чотирихлористий вуглець шкідливий для здоров'я Хн якщо вони можуть спричинити гостру або хронічну шкоду здоров'ю при вдиханні, ковтанні або потраплянні через шкіру. Застосовуються такі граничні значення: перорально, щури: 200 мг/кг < LD50 < 2000 мг/кг: шкірний, щур або кролик: 400 мг/кг < LD50 < 2000 мг/кг: інгаляція, щури, для аерозолів/пилу: 1 мг/л < LC50 < 5 мг/л: інгаляція, щур, для газів/парів: 2 мг/л < LC50 < 20 мг/л Дихлорметан