Определение нейротоксичности

нейротоксичность относится к способности вызывать неблагоприятные эффекты в центральной нервной системе, периферических нервах или органах чувств. Химическое вещество считается нейротоксичным, если оно способно вызывать устойчивую модель нервной дисфункции или изменение химического состава или структуры нервной системы.

Нейротоксичность обычно проявляется как континуум симптомов и эффектов, которые зависят от природы химического вещества, дозы, продолжительности воздействия и особенностей подвергшегося воздействию человека. Тяжесть наблюдаемых эффектов, а также доказательства нейротоксичности увеличиваются на уровнях от 1 до 6, как показано в таблице 1. Кратковременное или низкодозовое воздействие нейротоксичного химического вещества может привести к субъективным симптомам, таким как головная боль и головокружение, но эффект обычно обратим. При увеличении дозы могут проявляться неврологические изменения, и в конечном итоге возникают необратимые морфологические изменения. Степень аномалии, необходимая для предположения о нейротоксичности химического агента, является спорным вопросом. В соответствии с определением, устойчивая картина нервной дисфункции или изменения в химическом составе или структуре нервной системы считается, если есть хорошо задокументированные доказательства стойких эффектов на уровне 3, 4, 5 или 6 в таблице 1. Эти уровни отражают масса доказательств, представленных различными признаками нейротоксичности. Нейротоксические вещества включают встречающиеся в природе элементы, такие как свинец, ртуть и марганец; биологические соединения, такие как тетродотоксин (из рыбы фугу, японского деликатеса) и домоевая кислота (из зараженных мидий); и синтетические соединения, включая многие пестициды, промышленные растворители и мономеры.

Таблица 1. Группировка нейротоксических эффектов для отражения их относительной силы для установления нейротоксичности

¹ Только люди
Источник: изменено из Simonsen et al. 1994.

В Соединенных Штатах в торговле находится от 50,000 100,000 до 1,000 1,600 химикатов, и каждый год для оценки представляются от 750 1985 до XNUMX XNUMX новых химикатов. Предполагается, что более XNUMX химических веществ и несколько классов или групп химических соединений являются нейротоксичными (O'Donoghue, XNUMX), но большинство химических веществ никогда не тестировались на нейротоксические свойства. Большинство известных нейротоксичных химических веществ, доступных сегодня, были идентифицированы в отчетах о случаях или в результате несчастных случаев.

Хотя нейротоксичные химические вещества часто производятся для конкретных целей, воздействие может происходить из нескольких источников — использование в частных домах, в сельском хозяйстве и промышленности, загрязненная питьевая вода и т. д. Следовательно, фиксированные априорные предубеждения относительно того, какие нейротоксические соединения могут быть обнаружены в каких профессиях, следует рассматривать с осторожностью, а следующие цитаты следует рассматривать как возможные примеры, включая несколько наиболее распространенных нейротоксических химических веществ (Arlien-Søborg 1992; O «Донохью, 1985 г.; Спенсер и Шаумбург, 1980 г.; ВОЗ, 1978 г.).

Симптомы нейротоксичности

Нервная система в целом довольно стереотипно реагирует на воздействие нейротоксических веществ. Рисунок 1. Некоторые типичные синдромы указаны ниже.

Рисунок 1. Неврологические и поведенческие эффекты воздействия нейротоксичных химических веществ.

полинейропатия

Это вызвано нарушением функции двигательных и чувствительных нервов, что приводит к слабости мышц, при этом парез обычно наиболее выражен периферически в верхних и нижних конечностях (кистях и стопах). Может возникнуть предшествующая или одновременная парестезия (покалывание или онемение в пальцах рук и ног). Это может привести к трудностям при ходьбе или к тонкой координации рук и пальцев. Тяжелые металлы, растворители и пестициды, наряду с другими химическими веществами, могут привести к такой инвалидности, даже если токсический механизм этих соединений может быть совершенно другим.

энцефалопатия

Это вызвано диффузным поражением головного мозга и может привести к усталости; ухудшение обучаемости, памяти и способности концентрироваться; тревога, депрессия, повышенная раздражительность и эмоциональная неустойчивость. Такие симптомы могут свидетельствовать о раннем диффузном дегенеративном поражении головного мозга, а также о профессиональной хронической токсической энцефалопатии. Часто учащение головных болей, головокружение, изменение режима сна и снижение сексуальной активности также могут присутствовать с ранних стадий заболевания. Такие симптомы могут развиться после длительного воздействия небольшого количества различных химических веществ, таких как растворители, тяжелые металлы или сероводород, а также наблюдаются при некоторых деменционных расстройствах, не связанных с работой. В некоторых случаях могут наблюдаться более специфические неврологические симптомы (например, паркинсонизм с тремором, ригидностью мышц и замедлением движений или мозжечковые симптомы, такие как тремор и нарушение координации движений рук и походки). Такие клинические картины можно увидеть после воздействия некоторых конкретных химических веществ, таких как марганец или MPTP (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин) в первом случае и толуол или ртуть во втором.

газов

Большое разнообразие химических веществ с совершенно разной химической структурой являются газами при нормальной температуре и доказали свою нейротоксичность. Таблица 3. Некоторые из них чрезвычайно токсичны даже в очень малых дозах и даже использовались в качестве боевых газов (фосген и цианид); другие требуют высоких доз в течение более длительного времени, чтобы вызвать симптомы (например, двуокись углерода). Некоторые используются для общей анестезии (например, закись азота); другие широко используются в промышленности и в средствах, применяемых для дезинфекции (например, формальдегид). Первые могут вызывать необратимые изменения в нервной системе после многократного воздействия в малых дозах, вторые, по-видимому, вызывают только острые симптомы. Воздействие в небольших помещениях с плохой вентиляцией особенно опасно. Некоторые газы не имеют запаха, что делает их особенно опасными (например, окись углерода). Как показано в таблице 2, некоторые газы являются важными компонентами промышленного производства, в то время как другие образуются в результате неполного или полного сгорания (например, CO и CO₂ соответственно). Это наблюдается в горнодобывающей промышленности, на сталелитейных заводах, электростанциях и т. д., но также может наблюдаться в частных домах с недостаточной вентиляцией. Существенным для лечения является прекращение дальнейшего воздействия и обеспечение свежего воздуха или кислорода, а в тяжелых случаях - искусственная вентиляция легких.

Таблица 2. Газы, связанные с нейротоксическими эффектами

¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.
Нейропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга.
Атаксия: нарушение координации движений.

Драгоценные металлы

Как правило, токсичность металлов возрастает с увеличением их атомного веса, особенно токсичными являются свинец и ртуть. Металлы обычно встречаются в природе в малых концентрациях, но в некоторых отраслях промышленности они используются в больших количествах (см. табл. 3) и могут создавать профессиональные риски для рабочих. Кроме того, значительное количество металлов содержится в сточных водах и может создавать экологический риск для жителей, живущих вблизи станций, а также на больших расстояниях. Часто металлы (или, например, органические соединения ртути) попадают в пищевую цепь и накапливаются в рыбе, птицах и животных, представляя риск для потребителей. Токсичность и то, как организм обрабатывает металлы, могут зависеть от химической структуры. Чистые металлы могут поступать при вдыхании или контакте с кожей паров (ртуть) и/или мелких частиц (свинец) или перорально (свинец). Неорганические соединения ртути (например, HgCl₂) в основном попадают в организм через рот, в то время как органические соединения металлов (например, тетраэтилсвинец) в основном попадают в организм через дыхательные пути или при контакте с кожей. Нагрузка на организм может в определенной степени отражаться на концентрации металла в крови или моче. На этом основан биологический мониторинг. При лечении следует помнить, что особенно свинец очень медленно высвобождается из отложений в организме. Количество свинца в костях обычно уменьшается только на 50% в течение 10 лет. Это высвобождение можно ускорить с помощью хелатирующих агентов: БАЛ (димеркапто-1-пропанол), Са-ЭДТА или пеницилламина.

Таблица 3. Металлы и их неорганические соединения, связанные с нейротоксичностью

¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.
Нейропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга.

Мономеры

Мономеры составляют большую гетерогенную группу реактивных химических веществ, используемых для химического синтеза и производства полимеров, смол и пластмасс. Мономеры включают полигалогенированные ароматические соединения, такие как p-хлорбензол и 1,2,4-трихлорбензол; ненасыщенные органические растворители, такие как стирол и винилтолуол, акриламид и родственные соединения, фенолы, ɛ-капролактам и ζ-аминобутиролактам. Некоторые из широко используемых нейротоксичных мономеров и их влияние на нервную систему перечислены в таблице 3. Профессиональное воздействие нейротоксичных мономеров может иметь место на предприятиях, производящих, транспортирующих и использующих химические продукты и пластмассовые изделия. При работе с полимерами, содержащими остальные мономеры, а также при формовании на верфях и в стоматологических клиниках происходит значительное воздействие нейротоксичных мономеров. При воздействии этих мономеров поглощение может происходить при вдыхании (например, сероуглерод и стирол) или при контакте с кожей (например, акриламид). Поскольку мономеры представляют собой гетерогенную группу химических веществ, вероятны несколько различных механизмов токсичности. Об этом свидетельствуют различия в симптомах (таблица 4).

Таблица 4. Нейротоксичные мономеры

¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.
Невропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга.
Атаксия: нарушение координации движений.

Органические растворители

Органические растворители это общее обозначение большой группы из более чем 200 липофильных химических соединений, способных растворять жиры, масла, воски, смолы, каучук, асфальт, волокна целлюлозы и пластмассы. Обычно они представляют собой жидкости при комнатной температуре с температурой кипения ниже 200–250°C и легко испаряются. В основном они проникают через легкие, но некоторые из них могут проникать и через кожу. Благодаря своей липофильности они распределяются по органам, богатым жиром. Таким образом, высокие концентрации обнаруживаются в жировых отложениях, костном мозге, печени и головном мозге, которые также могут действовать как резервуары растворителей. Коэффициент распределения октанол/вода может указать, следует ли ожидать высоких концентраций в головном мозге. Механизм токсичности еще не известен, но предполагалось несколько возможностей: блокирование важных ферментов в метаболическом расщеплении глюкозы и, таким образом, снижение энергии, доступной для обработки нейронов; снижение образования энергии в митохондриях; изменение мембран нейронов, приводящее к нарушению функции ионных каналов; замедление тока аксонов. Метиленхлорид метаболизируется до CO, который блокирует транспорт кислорода в крови. Большие группы рабочих самых разных профессий подвергаются облучению ежедневно или, по крайней мере, часто (см. табл. 5). В некоторых странах потребление органических растворителей снизилось в некоторых профессиях благодаря гигиеническим улучшениям и замещению (например, маляры, полиграфисты, слесари), в то время как в других профессиях характер воздействия изменился, но общее количество органических растворителей остался без изменений. Например, трихлорэтилен был заменен 1,1,1-трихлорэтаном и фреоном. Таким образом, растворители по-прежнему представляют собой серьезную гигиеническую проблему на многих рабочих местах. Люди подвергаются особому риску при воздействии в небольших помещениях с плохой вентиляцией и при высокой температуре, увеличивающей испарение. Физическая работа увеличивает поглощение растворителей легкими. В некоторых странах (в частности, в странах Северной Европы) работникам, у которых развилась хроническая токсическая энцефалопатия после длительного воздействия растворителей в малых дозах, выплачивалась компенсация.

Таблица 5. Органические растворители, связанные с нейротоксичностью

 ¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.

Нейропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга

Пестициды

Пестициды используется как общий термин для любого химического вещества, предназначенного для уничтожения групп растений или животных, которые представляют опасность для здоровья человека или могут привести к экономическим потерям. Он включает инсектициды, фунгициды, родентициды, фумиганты и гербициды. Ежегодно в сельском хозяйстве по всему миру используется около 5 миллиардов фунтов пестицидов, состоящих из более чем 600 активных пестицидных ингредиентов. Фосфорорганические, карбаматные и хлорорганические пестициды вместе с пиретроидами, хлорфеноксигербицидами и металлорганическими соединениями, используемые в качестве фунгицидов, обладают нейротоксическими свойствами (табл. 6). Среди многих различных химических веществ, используемых в качестве родентицидов, некоторые (например, стрихнин, фосфид цинка и таллий) также являются нейротоксичными. Профессиональное воздействие нейротоксичных пестицидов в основном связано с сельскохозяйственными работами, такими как обработка пестицидов и работа с обработанными культурами, но дезинсекторы, работники, занимающиеся производством пестицидов и рецептурами, работники автомобильных дорог и железных дорог, а также работники теплиц, лесных хозяйств и питомников могут подвергаться значительному риску заражения. подвергаются воздействию нейротоксичных пестицидов, а также. Дети, составляющие значительную часть сельскохозяйственной рабочей силы, особенно уязвимы, поскольку их нервная система не полностью развита. Острые эффекты пестицидов, как правило, хорошо описаны, и часто наблюдаются долговременные эффекты при повторном воздействии или однократном воздействии высокой дозы (таблица 6), но эффект повторного субклинического воздействия неясен.

Таблица 6. Классы распространенных нейротоксичных пестицидов, воздействие, эффекты и связанные с ними симптомы

¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.
Невропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга.
Атаксия: нарушение координации движений.
² Преимущественно фосфаты или фосфонаты.

Другие химикаты

Несколько различных химических веществ, которые не входят в вышеупомянутые группы, также обладают нейротоксичностью. Некоторые из них используются в качестве пестицидов, а также в различных промышленных процессах. Некоторые из них имеют хорошо задокументированные острые и хронические нейротоксические эффекты; другие имеют очевидные острые эффекты, но хронические эффекты плохо изучены. Примеры этих химических веществ, их использование и эффекты перечислены в таблице 7.

Таблица 7. Другие химические вещества, связанные с нейротоксичностью

¹ M: механизм; A: острые эффекты; C: хронические эффекты.
Невропатия: дисфункция двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.
Энцефалопатия: дисфункция головного мозга из-за генерализованного поражения головного мозга.
Атаксия: нарушение координации движений

Назад