سم شناسی صنعتی

سم شناسی صنعتی

برخي تعاريف اوليه و اصطلاحات علمي:

•   آنچه سم شناسان مطالعه مي كنند, علوم مختلفي كه سم شناسان براي رسيدن به هدف خود از آنها استفاده مي كنند و زمينه هاي تخصصي مورد علاقه سم شناسان
•  سم شناسی توصيفي و استفاده از مطالعات حيواني بعنوان اصل اوليه در شناخت مخاطرات، اهميت دز و تعميم روابط دز – پاسخ (dose  response)
• چگونگي استفاده از اطلاعات دز- پاسخ جهت ارزيابي  ايمني يا خطر
•  عوامل تغيير دهنده سميت يك ماده شيميايي يا ارتباط دز – پاسخ
• روش های اوليه براي تعميم اطلاعات دز- پاسخ جهت نشر دستورالعمل راهنما برای کنترل تماس با سموم در جامعه

برای دانلود پاورپوینت این بخش در 386 اسلاید کلیک کنید

این مطلب بروزرسانی شد و فایل های پاورپوینت کلیات سم شناسی شغلی در 196 اسلاید پیوست شد

1-1 تعاريف اوليه اصطلاحات

معنی لغوی کلمه سم شناسی (Toxicology) مطالعه سموم می باشد. ریشه کلمه سم از کلمه لاتین toxicus (به معنای سم) است که این لغت در حدود سال 1655 میلادی وارد زبان انگلیسی شد و از کلمه toxikon مشتق شده است. toxikon یک واژه  قدیم یونانی است و در آن زمان به سمومی گفته می شد که نیزه ها را به آن آغشته میشده است.

در قدیم موضوع مورد مطالعه در سم شناسی، بیشتر متمرکز بر روی مصارف سموم مختلف بود، و حتی امروزه بیشتر مردم فکر می کنند سم معجونی کشنده است که باعث آسیب یا مرگ آنی می شود. اما از زمانی که سم شناسی بعنوان یک علم پیشرفته مطرح شد، سم شناسی نه تنها شامل سموم کشنده و بسیار مضر می باشد، بلکه تمام اثرات موثر بر سلامتی را نیز در بر می گیرد. تعاریف زیر دیدگاه وسیع علم سم شناسی را منعکس می کند.

• سم (toxic): ویژگی آن ایجاد یک اثر ناخواسته یا نامطلوب بر سلامتی است.
• سمیت (toxicity): هر اثر سمی که توسط عامل فیزیکی یا شیمیایی در بدن موجود زنده ایجاد گردد.
• سم شناسی (toxicology): علمی است که مرتبط با اثرات نامطلوب (سمیت وارده) توسط عامل شیمیایی یا فیزیکی در شرایط خاص تماس در موجودات زنده باشد. سم شناسی علمی است که تلاش آن شناسایی کیفی تمام مخاطرات (سمیت وارده بر بدن) ناشی از یک ماده و همچنین تعیین کمی شرایط تماس می باشد. به زبانی دیگر سم شناسی بطور تجربی وقوع، ماهیت، انتشار، مکانیسم و ریسک اثرات رادر مواد سمی بررسی می کند.

همانطور که این تعاریف نشان می دهد، واکنش های سمی که مطالعه سم شناسی را تشکیل می دهند, طیف وسیعی از مطالعات فیزیولوژیکی و بیولوژیکی را در بر می گیرد. اثرات وارده ممکن است شامل عوارض نسبتاً خفیف مثل تحریک یا اشک ریزش یا واکنش های جدی تر مثل آسیب شدید و برگشت پذیر کلیه و کبد و حتی از کار افتادگی دائمی اندام ها از قبیل سیروز کبدی یا سرطان کبد باشد. با توجه به طیف گسترده اثرات نامطلوب سموم و اهمیت سم شناسی در زندگی امروزه جوامع، بهتر است اصطلاحات سم شناسی بیشتر مورد توجه قرار گیرد.

• تماس یا مواجهه (exposure): یک ماده سمی برای ایجاد اثر نامطلوب، ابتدا باید با موجود زنده تماس یابد به این معنی که موجود زنده از طریق مسیر خاصی (هوا، خاک و غذا)‌ در معرض تماس با ماده شیمیایی قرار می گیرد.
• دز (Dose): کل مقدار ماده سمی که در یک زمان مشخص وارد بدن موجود زنده می شود. این کمیت می تواند به صورت مقدار در واحد وزن یا مقدار در واحد سطح بدن بیان شود.
• دز جذب شده یا داخلی (internally absorbed dose): مقدار واقعی ماده سمی که در داخل بدن موجود زنده جذب شده و به صورت سیستماتیک در سراسر بدن توزیع می شود.
• دز وارد شده به اندام هدف، دز موثر یا دز دریافت شده (Delivered/ effective/ target/ organ dose): مقدار ماده سمی که به عضو (اندام هدف) رسیده و آن عضو را بطور نامطلوب تحت تاثیر قرار می دهد.
• تماس حاد یا شدید (acute dose): ‌تماس کوتاه مدت (عمدتاً کمتر از 24 ساعت) که اغلب به صورت یک بار تماس بررسی می شود، اما ممکن است تماسها در طی دوره کوتاهی از زمان تکرار شود.
• تماس نیمه حاد (subacute exposure): مشابه تماس حاد می باشد فقط مدت زمان تماس بیشتر بوده و از چند روز تا چند ماه تغییر می کند.
• تماس نیمه مزمن (subchronic exposure): تماس هایی که در طیف زمانی متوسط تکرار شود. این مدت زمان برای حیوانات، معمولاً 3-1 ماه در نظر گرفته می شود.
• تماس مزمن: تماس های (تکراری یا دائم) که در طی مدت زمان طولانی انجام شود (بیش از سه ماه) زمان تماس  برای حیوانات آزمایشگاهی در بیشتر عمر حیوان ادامه می یابد و درآزمایشات شغلی عمدتاً چند سال در نظر گرفته می شود.
• سمیت حاد (acute toxicity): اثر نامطلوب یا ناخواسته ای که در مد ت زمان نسبتاً کوتاهی ظاهر شود. این زمان ممکن است بلافاصله بعد از تماس تا چند روز طول بکشد. مثلا خفگی شیمیایی بر اثر تماس با غلظت بالای مونوکسید کربن CO یک سمیت حاد است.
• سمیت مزمن (chronic toxicity): اثر نامطلوب طولانی یا دائمی که بعد از تماس با ماده سمی بوجود می آید. مثلا شیوع سیلیکوزیس  پس از تماس طولانی با سیلیس که در محیط های کاری مثل ریخته گری ها روی می دهد و نوعی سمیت مزمن است.
• سمیت موضعی (local toxicity): اثرات نامطلوب با ناخواسته ای که در محل تماس ماده سمی با عضو مورد نظر ظاهر می شود. توانایی اسید در سوزاندن چشم ها و التهاب مجاری تنفسی فوقانی و سوختگی  پوست مثالی از این نوع سمیت می باشد.
• سمیت سیستمیک (systemic toxicity): یک اثر نامطلوب یا نا خواسته ای است که پس از جذب ترکیب در موجود آزمایشگاهی و در یک عضو آسیب پذیر دور از نقطه ورود به بدن مشاهده شود. برای مثال: تماس مزمن به جیوه از طریق راه تنفسی منجر به اثرات نامطلوب در سیستم کلیوی و اعصاب مرکزی می گردد.
• سمیت برگشت پذیر (Reversible Toxicity): اثر نامطلوب یا ناخواسته ای که در صورت قطع تماس می تواند به حالت اولیه برگردد. برگشت پذیری مسمومیت به چند عامل بستگی دارد. این عوامل عبارتند از میزان تماس (زمان و مقدار سم دریافتی) و نیز توانائی بافت آسیب دیده برای مرمت و باز سازی مجدد. سمیت کبد براثر تماس حاد با دارو acetaminophen و بازسازی سلول های کبدی مثالی از این نوع سمیت است.
• سمیت تاخیری (Delayed or Latent Toxicity): یک اثرنامطلوب یا ناخواسته که مدتها پس از شروع یا پایان تماس ظاهر می شود. سرطان رحم بزرگسالان بر اثر تماس با DES) diethylstilbestrol)، نمونه ای از این سمیت است.
• واکنش آلرژیک (Allergic Reaction): عکس العمل سیستم ایمنی نسبت به یک سم که در اثر واکنش با سیستم ایمنی بوجود می آید.
• واکنش مربوط به خصایص فردی (Idiosyncratic Reaction): عکس العمل نسبت به ماده سمی که در بعضی از افراد در حد تماس پائین تر از سایر افراد جمعیت اثر مشابهی ایجاد می کند. این واکنش یک واکنش ژنتیکی است و مثالی مناسب در این مورد حساسیت به نیترات به دلیل کمبود NADH (تغییر شکل یافته نیکوتین دی آمید دی نوکلئوتید فسفات NADP) می باشد. این ترکیب باعث احیاء متهموگلوبین می شود.
• مکانیسم سمیت (Mechanism of Toxicity): فعل و انفعالات بیولوژیکی که در ماده سمی رخ می دهد و باعث سمیت در موجود زنده می شود. مثلاً خفگی ناشی از منواکسید کربن بعلت اتصال CO به هموگلوبین است که از انتقال اکسیژن به خون جلوگیری می کند.
• ماده سمی (Toxicant): هرماده ای که در غلظت معین باعث اثر نامطلوب (مضر) برروی موجود زنده شود ماده سمی نامیده می شود.
• سم (Toxin): هر ماده سمی که بوسیله موجود زنده ( گیاهی، حیوانی و نیز باکتری) تولید می شود. یعنی ماده سمی که به صورت طبیعی بوجود می آید سم نامیده می شود. مثلاً Prethrin  که یک حشره کش طبیعی است، بوسیله گل های prethrum تولید می شود که در تهیه حشره کش های prethroid بکار می رود.
• خطر (Hazard): طبیعت کیفی اثرات نامطلوب یا ناخواسته که در اثر تماس با عامل فیزیکی یا یک ماده سمی ویژه بوجود می آید. مثلاً خفگی خطری است که براثر تماس شدید با مونوکسید کربن ایجاد می شود.
• ایمنی (Safety): میزان یا احتمال ریاضی که ماده ای با دز معین یا شرایط تماس ویژه، اثر سمی ایجاد نکند.
• خطر احتمالی (Risk): میزان یا احتمال اینکه یک ماده با دز معین یا شرایط تماس ویژه اثر سمی ایجاد کند.
• ارزیابی خطراحتمالی (Risk assesment): فرایندی که بوسیله آن پتانسیل (احتمال) اثرات نامطلوب بر سلامتی در اثر تماس تشخیص داده می شود.

2- 1 ماهيت مطالعات سم شناسان

سم شناسی علمی است که در آن از سایر علوم پزشکی مانند فیزیولوژی، بیوشیمی، پاتولوژی، فارماکولوژی (‌دارو شناسی) پزشکی و اپیدمیولوژی استفاده شده است. اینها فقط تعداد کمی از علوم وابسته به سم شناسی هستند. با توجه به وسعت و تنوع سم شناسی، تعدادی از تخصص ها در این علم شکوفا شده اند که این علوم دارای کاربردهای مختلفی در جامعه امروز هستند. در هر حال می توان گفت که فعالیت شغلی همه سم شناسان در سه سطح اصلی طبقه بندی شده است: سم شناسی توصیفی (Descriptive Toxicology)، سم شناسی تحقیقی یا راهکاری (Research /Mechanistic Toxicology) و سم شناسی کاربردی (Applied  Toxicology) .

سم شناسان توصیفی دانشمندانی هستند که کار آنها آزمایش سمیت مواد شیمیایی است. این کار عمدتاً در آزمایشگاه های سم شناسی دولتی یا تجاری انجام می شود و مطالعات انجام شده در این اماکن برای دستیابی به اطلاعات اساسی سم شناسی بکار می رود و می تواند سمیت (‌خطر Hazard) را در اندام های مختلف شناسایی کند. این سم شناسان عامل سمیت را در شرایط مختلف تماس بررسی می کنند.

بایک تحلیل کامل از سم شناسی توصیفی می توان تمام سمیت های حاد و مزمن حاصل از عامل مورد آزمایش را شناسایی کرد. این سمیت ها عبارتند از سمیت ژنی، اثر بر دستگاه تولید مثل ، جهش زایی و سرطانزایی … . سم شناسی توصیفی همچنین متابولیت های شیمیایی که به منظور شکستن و حذف مواد شیمیایی در بدن انجام می شود را شناسایی می کند. ضمن اینکه روش جذب مواد شیمیایی و توزیع و تجمع در بافت ها و اندام های مختلف و سپس دفع آنها رامورد تجزیه قرار می دهد.

مطالعات توصیفی، اطلاعات دز – پاسخ مناسب را تامین می نماید به طوری که می توان ایمنی نسبی را در حد تماس ( مواجهه انسان) تعیین کرد.

سم شناسی

سم شناسان محقق در علوم پایه یا راهکاری (mechanistic) دانشمندانی هستند که ماده شیمیایی یا عامل سمیت را بطور دقیق مطالعه می کنند تا بدانند ماده شیمیایی چگونه باعث تغییرات بیو شیمیایی و فیزیولوژیکی در سلول یا بافت ایجاد سمیت می کند.کار این سم شناسان ، شناسایی و مشاهده فرآیندهای مهم بیولوژیکی است که می توانند تحت تاثیر مواد شیمیایی قرار گرفته و ایجاد سمیت نمایند. به عبارت دیگر هدف از مطالعات راهکاری، پی بردن به واکنش های بیولوژیکی مخصوص (وقوع زنجیره نامطلوب) در درون موجود زنده است که نهایتاً باعث سمیت می شود.

این آزمایشات ممکن است در سطح مولکولی، سلولی یا بافت موجود زنده انجام شود. و بنابراین اطلاعات افراد در زمینه علوم پزشکی و بیولوژیکی مولکولی) مورد نیاز است . مطالعات راهکاری نهایتاً پل اطلاعاتی است که مشاهدات مربوط به مطالعات سم شناسی توصیفی را به اطلاعات دز – واکنش مرتبط می کند و پایه و اساسی برای ارزیابی ریسک و گسترش و بسط دستور العمل های راهنما (مثل راهنماهای بهداشت حرفه ای یا قوانین دولتی) می باشد که این کارها توسط سم شناسان کاربردی انجام می شود.

سم شناسان کاربردی (Applied Toxicologists) دانشمندانی هستند که با مواد شیمیایی در دنیای واقعی یا شرایط غیر آزمایشگاهی ارتباط دارند. مثلاً یکی از اهداف سم شناسانکاربردی کنترل مصرف مواد شیمیایی است به طوری که حد تماس احتمالی انسان به یک ماده را چنان محدود می کند که در آن حد تماس، تمام افراد دریافت کننده مصون بمانند.

سم شناسانی که در این حیطه کار می کنند، خواه آنها که برای یک نماینده حکومتی یا ایالتی کار کنند یا کسانی که در یک کمپانی یا به عنوان مشاور کار می کنند، از مطالعات سم شناسی توصیفی و راهکاری استفاده و دز ایمن بعضی مواد شیمیایی را تعیین می کنند. فرآیندی که بوسیله آن، دز ایمن یا سطح تماس تعیین می شود، عمدتاً ارزیابی ریسک (خطر احتمالی) نامیده می شود. در بطن سم شناسی کاربردی تعدادی رشته های خاص قرار دارد. این رشته ها شامل سم شناسی پزشکی قانونی، سم شناسی بالینی، سم شناسی محیطی و سم شناسی شغلی می باشد.

سم شناسی پزشکی قانونی ترکیبی از شیمی تحلیلی، فارماکولوژی و سم شناسی مربوط به جنبه های پزشکی و قانونی داروها و سموم است. سم شناسی پزشکی قانونی مربوط به تعیین مواد شیمیایی در مواردی مانند سوء استفاده های داروئی و استفاده بیش از حد دارو ، مسمومیت و مرگ می باشد و مورد توجه پلیس، بازرسین پزشکی و سازمان پزشکی قانونی می باشد.

سم شناسی بالینی مربوط به معالجه افراد مسموم است و بر روی تعیین و تشخیص اثرات سمی داروها و تجویزهای بدون نسخه کار می کند.

سم شناسی محیطی از زیر رشته هایی است که با شرایط تماس شیمیایی موجود در محیط زندگی ارتباط دارد. این تماس ها ممکن است ناشی از کاربرد مواد شیمیایی کشاورزی (مثل حشره کش ها و کودهای شیمیایی)‌، آزاد شدن مواد شیمیایی براثر زندگی مدرن امروز (مثل مواد شیمیایی ناشی از تولیدات خانگی) تخلیه های صنعتی به هوا یا آب بصورت عمدی یا غیر عمدی (مانند پاشیدن، خروج از دود کش و غیره) و چشمه های غیر نقطه ای یا متحرک (مثل مواد حاصل از احتراق در اتومبیل ها) .

این تخصص عمدتاً با تماس های شیمیایی که آلوده کننده محیط هستند ارتباط دارد. سم شناسی محیطی شامل زیر رشته های دیگری است (مثل سم شناسی محیط زیست یا اکوسیستم، سم شناسی آبزیان، سم شناسی پستانداران، سم شناسی پرندگان).

سم شناسی حرفه ای نیز زیر رشته ای از سم شناسی کاربردی است که مربوط به تماس های شیمیایی و بیماری های ناشی از کار می باشد.

صرف نظر از تخصص سم شناسی، یا نوع سمیت مورد توجه هر سم شناس، تمام سم شناسان یک یا دو وظیفه اصلی سم شناسی را انجام می دهد . این دو وظیفه عبارتند از :

1. آزمایش بر روی ماهیت اثر نامطلوب که بوسیله عامل فیزیکی یا شیمیایی ایجاد شده است .
2. ارزیابی احتمال وقوع این مسمومیت ها تحت شرایط ویژه تماس (ارزیابی ریسک).

نهایتاً ، هدف و منظور اصلی سم شناسی شناختن ویژگی های یک ماده شیمیایی است به طوری که از طریق چاپ و نشر دستورالعمل ها و راهنماهای کنترلی، از ایجاد اثرات نامطلوب جلوگیری شود.

3-1 اهميت دز و ارتباط بين دز – پاسخ

احتمالاً افراد غیر متخصص دو واژه Poisonous و Toxic را باهم اشتباه می گیرند. (همانطور که در تعاریف گفته شد Toxic منشاء طبیعی دارد. در صورتی که Poisonous سم ایجاد شده بوسیله مواد شیمیایی با سمیت بالاست).

اگر از این افراد سئوال شود، toxic (ماده شیمیایی با منشاء گیاهی) و poisonous (مواد شیمیایی شدیداً سمی) را به طور یکسان تعریف می کنند. در صورتیکه مواد شیمیایی سمی می توانند در مقادیر کم، باعث صدمات جدی و یا مرگ فوری شوند.

بطور کلی تمام مواد شیمیایی در دز معینی با عث اثرات نامطلوب می شوند. همانطور که گفته شد Toxicants (مواد شیمیایی سمی) عواملی هستند که می توانند بر روی سیستم بیولوژیکی اثرات نامطلوب ایجاد کنند و اینجا یک سئوال منطقی مطرح می شود، کدام گروه از مواد شیمیایی سمی هستند یا کدام گروه از آنها ایمن (safe) می باشند. جواب این سوال ها این است که حتی یک ماده شیمیایی نسبتاً ایمن در صورتی که دز و مقدار آن  در حد معین، می تواند ایجاد سمیت نماید. از طرفی دیگر یک ماده شیمیایی بسیار سمی در صورتی که تماس با آن به حد کافی کم باشد می تواند ایمن باشد. سم شناسی بوسیله مطالعه روی مواد یا عملکرد های سمی، خطرناک و غیر ایمن تکامل پیدا کرده است و شامل اثرات نامطلوب تمام مواد شیمیایی است. به همین دلیل شرایط بروز سمیت مواد شیمیایی مانند نوع اثرات نامطلوب مهم است و شاید اهمیت آن بیشتر باشد.

پاراسلسوس در سال (1541- 1493) به اهمیت دز (مقداری) از ماده شیمیایی که در آن میزان ماده شیمیایی تبدیل به ماده مضر می شود پی برد. او کسی است که این مفهوم کلی را بیان کرد: “همه مواد سم هستند ، هیچ ماده ای وجود ندارد که سم نباشد، بلکه مقدار (دز) ماده، سموم و راه درمان آنها را از یکدیگر متمایز می کند”. این گفته تا حدودی وظیفه دوم سم شناسان (ارزیابی ریسک) را بیان می کند و از طرفی نشان می دهد که سمیت ماده با حد تماس آن مرتبط است. بنابراین ارزیابی شرایطی که طی آن اثرات نامطلوب بروز می کند کلیدی است برای تشخیص ایمن بودن یا خطرناک بودن تماس. تمام مواد شیمیایی در بعضی مقادیر سمی هستند و اگر تماس با آنها بقدر کافی بالا باشد می توانند تولید اثرات سمی نمایند. یعنی همه مواد تحت شرایط و مقادیر معین سمیت ایجاد می کنند.

Emil Mark روش دیگری برای بررسی مواد شیمیایی ارائه داده است. او گفت: هیچ ماده بی ضرری وجود ندارد اما راه های بی ضرر استفاده از مواد وجود دارد. بر طبق این دو گفته توصیف شرایط تماس که مضر بودن یا خطرناک بودن یک ماده را تعیین می کند و نکته مهم درتماس، دز می باشد. مثلاً، ویتامین ها را آگاهانه و برای حفظ سلامتی مصرف می کنیم. در حالی که در ادامه این بخش ویتامین ها بعنوان عامل ایجاد سمیت در میان بچه ها معرفی شده است و انواع مسمومیت های ناشی از مواد شیمیایی خطرناک می تواند بوسیله مصرف بیش از حد داروهای پزشکی ایجاد شود.

برای شرح مطلب و تاکید این حقیقت که دز (مقدار) ، عامل ایجاد مسمومیت می باشد شما را به انجام یک آزمایش دعوت می کنیم. ابتدا مقادیر موجود در ستون A  و B  جدول 1 را باهم مقایسه کنید ستون A مقادیری هستند که باعث مرگ 50% از حیوانات مورد مطالعه شده است (LD50) و ستون B مواد شیمیایی را نشان می دهد. مواد شیمیایی ستون B شامل افزودنی های خوراکی، پزشکی، مصرف زیاد داروها، سموم، حشره کش ها و دیگر مواد خطرناک می باشد که LD50 مربوط به هر یک در جائی از ستون A (بصورت پراکنده) قرار دارد. برای یافتن LD50 مربوط به هر ماده، ابتدا از جدول 1 فتوکپی تهیه کنید و بطور ساده دزها را مرتب کنید (باتوجه به مقادیر موجود در ستون A، رتبه هر عدد شیمیایی را در کنار آن بنویسید. توجه داشته باشید که مقادیر به صورت تنزولی و مواد شیمیایی مطابق حروف الفبا قرار گرفته اند).

بنابراین سه ماده شیمیایی که به نظر ما ایمن تر هستند باید بیشترین مقادیر دز (سه عدد بزرگتر) را داشته باشند (تحت عنوان 1 و 2 و 3 طبقه بندی شوند) و خطرناکترین مواد شیمیایی باید بالاترین رتبه ها را داشته باشند. بعد از اینکه مواد شیمیایی را در جدول لیست کردید جواب های صحیح را در جدولی که در انتهای این بخش آمده مشاهده کنید.

مطابق طبقه بندی که شما برای این مواد شیمیایی انجام دادید، آیا ضعیف ترین مواد شیمیایی قرص نمک، ویتامین K (که برای لخته شدن خون ضروری است) آهن اضافه شده به ویتامین ها برای افراد کم خون و مسکن های عمومی که از داروخانه های محلی تهیه می شود می باشند؟

• به نظر شما قویترین ماده سمی کدام است (خطرناکترین یا کمترین دز)؟
• آیا آنها مواد شیمیایی طبیعی یا مصنوعی هستند؟
• نیکوتین که عامل تحریک کننده در توتون می باشد را چگونه طبقه بندی کردید؟
• قدرت داروهای پزشکی مانند Phenobarbital ( آرام بخش) یا Morphin (مسکن) را در مقایسه با قدرت سموم شدیداً کشنده مثل (Strychnine) و حشره کش مالاتیون (Malathion) را چگونه ارزیابی می کنید؟

حتما بخوانید:

⇐ سم شناسی صنعتی Industrial Toxicology

⇐ جزوه سم شناسی دکتر رحیمی نژاد