سم‌شناسی

توکسیکولوژی یا سم‌شناسی (به انگلیسی: Toxicology) شاخه‌ای از علوم شیمی، زیست‌شناسی، پزشکی و بهداشت است که به بررسی مواد شیمیایی مضر، سموم، داروها، مواد مخدر و اثرات زیان‌آور آن‌ها بر موجودات زنده می‌پردازد. در عین حال، سم‌شناسی را علم شناخت سموم و شیوه مبارزه با آن‌ها نیز تعریف کرده‌اند. سمومی که از مسیرهای مختلف وارد بدن موجود زنده می‌شود می‌تواند باعث ایجاد تغییراتی در عملکرد زیستی ارگان یا بافت هدف در موجود زنده شود که این تغییرات در علم سم‌شناسی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در سم‌شناسی، علوم بیوشیمی و فارماکولوژی کاربرد فراوان دارد.

نماد اسکلت و استخوان ضربدری نماد عمومی سم‌شناسی

تاریخچه

عهد باستان

اولین اطلاعات سم‌شناسی مربوط به انسان‌های اولیه است به گونه‌ای که برای شکار، قتل و ترور از سم حیوانات و عصارهٔ گیاهان استفاده می‌کردند. ابرس پاپیروس (به انگلیسی: Ebers Papyrus) (حدود ۱۵۵۰ سال پیش از میلاد) اطلاعاتی دربارهٔ بعضی از سموم شناخته‌شده جمع‌آوری کرده بود؛ این سموم، شامل شوکران (سم کشنده یونانی‌ها)، ریشهٔ تاج الملوک (سم نیزه چینی‌ها)، تریاک (که هم به عنوان سم و هم پادزهر استفاده می‌شد) و بعضی از فلزات مانند سرب، مس و آنتیموان می‌شدند. دسقیروطوس (به انگلیسی: Dioscorides) پزشک یونانی در زمان امپراتوری روم اولین تلاش را برای دسته‌بندی سموم انجام داد که در آن به تشریح این سموم پرداخت؛ گر چه این تقسیم‌بندی، تنها تا قرن ۱۶ میلادی به‌عنوان یک معیار به حساب می‌آمد، هنوز هم آن را به‌عنوان یک ملاک خوب برای تقسیم‌بندی سموم می‌دانند. بقراط (حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد) بعضی از سموم و اصول سم‌شناسی را برای درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار داد. شناخته‌شده‌ترین شخصی که از سم برای کشتنش استفاده شده سقراط (۴۷۰–۳۹۹ قبل از میلاد) است.

قرون وسطی

پیش از رنسانس دست‌نوشته‌هایی از میموندیس، شامل توضیحاتی از اثرات درمانی سمومِ به‌دست‌آمده از حشرات، مارها و سگ‌های وحشی بر جا مانده‌است. بقراط پیش از میموندیس دربارهٔ تأخیر جذب مواد سمی ناشی از خوردن شیر، کره و سرشیر صحبت کرده بود. در اوایل رنسانس، مواد سمی به‌عنوان یک عنصر کلیدی وارد عرصهٔ سیاست شد به گونه‌ای که از مواد سمی در مجامع سیاسی برای از بین بردن افراد با هدف‌های خاصی استفاده می‌شد؛ در این زمینه، اطلاعاتی از فلوریدا و و نیز ایتالیا وجود دارد که استفاده از مواد سمی را در عرصه‌های سیاسی را اثبات می‌کند.

پس از رنسانس

یکی از افراد برجسته در تاریخ علم و پزشکی در دوران پس از رنسانس، مردی به نام پاراسلوس (۱۴۹۳–۱۵۴۱)(به انگلیسی: Paracelsus) است. جملهٔ پاراسلوس دربارهٔ مواد سمی، علم سم‌شناسی را بنیان نهاد.

همهٔ مواد، سمی هستند و هیچ چیز وجود ندارد که خاصیت سمی نداشته باشد، تنها میزان دُوز است که باعث ایجاد تفاوت بین یک مادهٔ سمی و دارو می‌شود. به وضوح، مشخص است که رویکرد پاراسلوس باعث ایجاد یک مکتب جدید در علم شد. پاراسلوس بنیان‌گذار چهار اصل مهم بود که هنوز هم مورد استناد است:

۱-آزمایش‌ها یکی از ضروریات دربارهٔ پاسخ موجود زنده به یک مادهٔ شیمیایی است.

۲-همیشه باید بین خصوصیات درمانی و سمی یک مادهٔ سمی تفاوت قائل شد.

۳-بعضی از خواص مواد سمی، قابل تشخیص نیستند مگر با تغییر میزان دوز ماده سمی که تنها ملاک برای طبقه‌بندی مواد شیمیایی اثرات سمی یا درمانی آن‌ها است.

اصول ارائه‌شده توسط پاراسلوس قاعده‌ای شد تا با آن، مقدار مشخصی از داروها را برای درمان سفلیس تجویز کنند. با آغاز قرن نوزدهم، انقلابی در صنعت و سیاست روی داد؛ مواد شیمیایی آلی به مقدار کمی در بین سال‌های ۱۸۰۰ تا ۱۸۲۵ میلادی فسژن و گاز خردل تولید شد؛ این دو گاز شیمیایی در جنگ جهانی اول به‌کار رفت و بعد از آن در قرن بیستم و در جنگ ایران و عراق استفاده شد. در سال ۱۸۸۰ بیش از ۱۰٬۰۰۰ نوع ترکیب آلی ساخته شد. برای تعیین اثرات سمی بِالقوهٔ مواد شیمیایی تولیدشده، علم سم‌شناسی پایه‌گذاری شد. استفاده روزافزون از مواد شیمیایی و بروز اثرات آن، باعث ایجاد مانعی در مقابل انقلاب صنعتی شد که به‌منظور جلوگیری از آن، قوانینی برای آن، در ابتدا در آلمان (۱۸۸۳) و بعد در انگلستان (۱۸۹۷) و ایالات متحده (۱۹۱۰) وضع شد. آزمایش‌های سم‌شناسی باعث ایجاد رشد در تولید مواد شیمیایی آلی و نیز رشد سریع صنعت در قرن نوزدهم شد.

چاپ‌سنگی of Mathieu Orfila

مگیندی (۱۷۸۳–۱۸۸۵) اورفیلا (۱۷۸۷–۱۸۵۳) و برنارد (۱۸۱۳–۱۸۷۸) بنیان‌گذاران علم داروشناسی و آزمایش‌های درمانی در سم‌شناسی شغلی بودند.

اورفیلا که تبار اسپانیایی داشت و در دانشگاه پاریس کار می‌کرد، به‌عنوان «پدر علم سم‌شناسی مدرن» شناخته می‌شود. او به‌طور مشخص، سم‌شناسی را توصیف و از سایر علوم مجزا کرد. وی در سال ۱۸۱۵ اولین کتاب خود دربارهٔ سم‌شناسی را منتشر کرد.

دوران مدرن

سم‌شناسی در قرن نوزدهم میلادی توسعه چشم‌گیری داشت؛ دلیل این پیشرفت را می‌توان جنگ جهانی دوم دانست. در این دوران، تولید داروها، حشره‌کش‌ها، مواد سمی جهش‌زا، الیاف مصنوعی و مواد شیمیایی صنعتی، افزایش یافت؛ در واقع، این دوران را می‌توان دوران آغاز توسعهٔ سم‌شناسی دانست.

امروزه علم سم‌شناسی به عنوان یک علم مجزا از سایر علوم به بررسی اثرات مواد سمی بر روی انسان و سایر موجودات می‌پردازد.

پس از حملات شیمیایی در دوره جنگ ایران و عراق، سم‌شناسی بالینی و مسمومیت با عوامل شیمیایی جنگی، مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفت؛ پزشک سم‌شناسی که از ابتدای بمباران شیمیایی، علاوه بر درمان مجروحان به آموزش و پژوهش در این زمینه پرداخت پروفسور مهدی بلالی مود بود.

تعاریف و اصطلاحات مهم سم‌شناسی

سم: سم یا زهر به ماده‌ای گفته می‌شود که از یک راه مشخص یا راه‌های گوناگون، در مقادیری معین، باعث اختلال یا توقف فعل و انفعالات حیاتی بدن، به‌طور موقت یا دائم می‌شود.

مسمومیت: عبارت است از به‌هم‌خوردن تعادل فیزیولوژیک، جسمی یا روانی موجود زنده که در اثر ورود ماده خارجی سمی یا تماس با آن از راه‌های گوناگون، رخ می‌دهد. بروز مسمومیت با ظاهرشدن علائم خاص آن نوع از مسمومیت، همراه است و شدت آن، به نوع ماده سمی، مقدار آن و طول مدت تماس بستگی دارد.

مسمومیت‌ها از جهت ماهیت، دو دسته‌اند:

1. مسمومیت حاد (Acute intoxication)
2. مسمومیت مزمن (Chronic intoxication)

در مسمومیت حاد، ماده سمی در زمانی کوتاه و به مقدار نسبتاً زیاد با فرد تماس پیدا می‌کند؛ علائم و عوارض مسمومیت حاد، اغلب شدید بوده و درصورت عدم درمان، ممکن است باعث مرگ شود.

در مسمومیت مزمن، معمولاً ماده سمی به مقدار اندک و در نوبت‌های متعدد و در زمانی طولانی، وارد بدن می‌شود و علائم آن به کندی و پس از گذشت زمان طولانی ظاهر می‌گردد.

مسمومیت‌ها را از جهت علت بروز، به گونه‌های زیر نیز تقسیم می‌شوند:

1. مسمومیت اتفاقی ← مسمومیت بر اثر ناآگاهی یا بی‌دقتی
2. مسمومیت عمدی ← مسمومیت به قصد خودکشی؛ مسمومیت جنایی
3. مسمومیت شغلی

• متوسط دوز کشنده یا متوسط دوز کشنده: عبارت است از غلظت کُشندگی سم برای ۵۰٪ حیوانات مورد آزمایش و برحسب میکروگرم در لیتر.

در واقع، مقدار سمی که قادر است ۵۰٪ حیوانات مورد آزمایش را بکشد.

برای مثال اگر غلظت گاز ناشی از متیل بروماید در فضا به ۱۰۰ تا ۲۰۰ ppm برسد چند ساعت تنفس از آن، موجب مسمومیت شدید شده و ممکن است باعث مرگ انسان شود.

LD50 سم د.د. ت برای موش‌های بزرگ که از راه دهان ml/Kg 250 است.

LD50 دیازینون، برابر ۱۰۰ تا ۱۵۰ mg/Kg است؛ LD50 مالا تیون برابر ۱۰۰۰ تا ۳۵۰۰ mg/Kg می‌باشد.

LD50 سوین برابر ۳۰۷ mg/Kg است.

اگر غلظت گاز ناشی از قرص فوستوکسین در فضا به ۲۰۰۰ ppm در هوا برسد در مدتی کوتاهی می‌تواند انسان را بکشد.

تقسیم‌بندی سموم بر مبنای درجه سمیت:

1. سموم فوق‌العاده خطرناک LD50 دهانی ۰ تا ۵۰ و پوستی ۰ تا ۲۰۰mg / kg
2. سموم با خطر متوسط LD50 دهانی ۵۱ تا ۵۰۰ و پوستی ۲۰۱ تا ۲۰۰۰ mg /kg
3. سموم کم‌خطر LD50 501 تا ۵۰۰۰ و پوستی ۲۰۰۰ تا ۲۰٫۰۰۰ mg /Kg
4. سموم بی‌خطر LD50 دهانی ۵۰۰۰ + و پوستی ۲۰٫۰۰۰ + mg/Kg

• سطح بدون مشاهده اثر یا NOAEL

بالاترین دوزی که باعث بروز عوارض خطرناک نشود.

سم‌شناسی تجزیه ای

سم‌شناسی تجزیه ای روش تشخیص، شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات خارجی در نمونه‌های بیولوژیک و محیط (به‌وسیله انتقال نمونهٔ محیطی به آزمایشگاه سم‌شناسی) است. روش تجزیه‌ای برای تحلیل و ارزیابی طیف بسیار گسترده‌ای از ترکیبات شیمیایی از قبیل مواد شیمیایی صنعتی مختلف، آفت‌کش‌ها، مواد دارویی، مواد مخدر و مواد سمی طبیعی… کاربرد دارد. یکی از تکنیک‌های کاربردی در این شاخه از سم‌شناسی می‌توان به تکنیک‌های طیف‌سنجی مانند طیف‌سنجی UV-Vis و جذب و نشر اتمی نام برد. از دستگاه‌های جداسازی نیز-که به‌عنوان روش‌های استاندارد برای برخی از مواد استفاده می‌شود-می‌توان به کروماتوگرافی گازی یا مایع با عملکرد بالا (HPLC) اشاره نمود.

سم‌شناسی تجزیه‌ای می‌تواند در تشخیص، مدیریت، پیش‌آگهی و پیشگیری از مسمومیت کمک کند. آزمایشگاه سم‌شناسی تجزیه‌ای می‌تواند طیف وسیعی از میزان تماس و استفاده از مواد شیمیایی را آنالیز نماید (مثل حوادث شیمیایی، نظارت بر دارودرمانی، تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی و نظارت بر مواد مخدر)؛ همچنین در تعیین خواص فارماکوکینتیک و تاکسیکوکینتیک مواد دارویی یا اثربخشی درمان جدید نقش دارد.

تقسیم‌بندی سم‌شناسی

به دلیل گسترش روزافزون علم سم‌شناسی بعد از جنگ جهانی دوم، شاخه‌های مختلفی از این علم، منشعب شده‌است؛ این تقسیم‌بندی برای سهولت در بیان مفاهیم در قالب‌هایی مشخص انجام شده‌است و بستگی به کاربرد این علم در مسایل و علوم مورد نظر دارد.

به‌طور کلی، سم‌شناسی به شاخه‌های زیر تقسیم می‌شود:

• سم‌شناسی کلینیکی و پزشکی
• سم‌شناسی غذایی و دارویی
• سم‌شناسی محیطی
• سم‌شناسی پرتوها
• سم‌شناسی نظامی
• سم‌شناسی پزشکی قانونی
• سم‌شناسی شغلی

نگاه گذرا

متخصصان سم‌شناسی با انجام آزمایش‌های گوناگون سعی در تعیین اثرات مواد سمی بر روی انسان و سایر موجودات زنده دارند. آزمایش‌های تحقیقاتی سلولی (ملکولی) و بیوشیمی سم‌شناسی به‌منظور بررسی مکانیسم اثرات مواد سمی و نیز اثرات حاصل از آن‌ها بر روی سیستم عصبی (ایمنی)... صورت می‌گیرد. آزمایش‌ها در این زمینه اکثراً بر روی موجودات آزمایشگاهی صورت می‌گیرد؛ به همین دلیل، متخصصان، مقدار مشخصی از یک مادهٔ سمی را از طریق خوراکی، استنشاق یا پوست، وارد بدن موجود زنده می‌کنند و سپس به بررسی اثرات زیان‌آور ناشی از آن بر روی بدن موجود زنده می‌پردازند و از این راه، سعی در تعمیم اثرات این مواد بر انسان دارند؛ البته این مورد، یکی از موارد دستیابی به اطلاعات سم‌شناسی است.

مسمومیت عمدی

مسمومیت یک مشکل مهم بهداشت عمومی در جهان است. با توجه به اطلاعات WHO، تخمین زده شده‌است که در سال ۲۰۰۴ میلادی تعداد ۳۴۶٫۰۰۰ نفر در سراسر جهان بر اثر مسمومیت عمدی، جان خود را از دست داده‌اند. از این مرگ‌ها ۹۱٪ در کشورهای با درآمد کم و متوسط رخ داده‌است؛ در همان سال، مسمومیت ناخواسته باعث از دست دادن بیش از ۷٫۴ میلیون سال از سال‌های زندگی سالم (بار بیماری یا DALYs) شده‌است.

چند مثال برای فهم بیشتر موضوع

داروی نالوکسان

مصرف در دوره حاملگی: گروه B

موارد منع مصرف از نظر سم‌شناسی دارویی: در افرادی که وابستگی شدید به مخدرها دارند با احتیاط استفاده شود.

از نظر سم‌شناسی دارویی: عوارض جانبی: تهوع، استفراغ، اختلال تمرکز و حواس، بی‌اشتهایی، تغییرات فشار خون.

توجهات: این دارو اغلب در مراکز اورژانس و بیمارستانی تزریق می‌شود.

دیازپام

عوارض جانبی از نظر سم‌شناسی دارویی: خواب‌آلودگی روز بعد از مصرف، گیجی، آتاکسی (به‌خصوص در افراد مسن)، فراموشی، وابستگی، تحریک‌پذیری غیرعادی و در برخی موارد، سردرد، سرگیجه، افت فشار خون، افزایش ترشحات بزاق، کرامپ و درد در ناحیه شکم، بثورات جلدی، اختلال بینایی، تغییر در میل جنسی، احتباس ادرار، افت قوای ذهنی، خواب‌آلودگی شدید، تکلم نامفهوم، کندی ضربان قلب، تنگی نفس، نداشتن تعادل، گلودرد، تب، لرز، کبودی یا خون‌ریزی غیرعادی، زخم‌های دهانی، زردی پوست یا چشمان، از دست رفتن حافظه، بی‌خوابی، اضطراب یا تحریک‌پذیری.

موارد احتیاط از نظر سم‌شناسی دارویی: در صورت وجود هریک از موارد زیر، پیش از مصرف دیازپام، پزشکتان را مطلع سازید: حساسیت به دیازپام، بنزودیازپین‌های دیگر یا هرگونه ماده غذایی، رنگ‌های خوراکی یا نگه‌دارنده‌ها.

سرب

سرب، فلزی سمی است که به پیوندهای عصبی مخصوصاً بچه‌ها آسیب رسانده و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود.

میزان حداقل ۵ میکروگرم سرب در هر دسی‌لیتر خون کودکان، سبب اثرات سوء بر بهره هوشی خواهد شد و این اثرات با افزایش تماس با سرب و نیز افزایش غلظت خونی سرب، بیشتر خواهد یافت. تماس با سرب در کودکان می‌تواند منجر به اختلال تمرکز و پرخاشگری شود.

علائم مسمومیت با سرب

نشانه‌های مسمومیت با سرب: دل‌درد و قولنج شدید شکمی، یبوست، درد مفاصل زانو و مچ و آرنج و شانه و کمر، سردرد، خستگی، بی‌قراری و بی‌اشتهایی.

نشانه‌های مسمومیت حاد: بی‌اشتهایی، تحریک‌پذیری، استفراغ، انسفالوپاتی حاد، آتاکسی، استفراغ مقاوم، لتارژی، تشنج و اغما.

نشانه‌های مسمومیت مزمن: تورم لثه با خطوط آبی روی لثه‌ها، احساس طعم فلزی در دهان، ترومبوز عروق مغزی و انسفالوپاتی ناشی از آن، کاهش حافظه و قدرت یادگیری، پایین آمدن سطح هوشی، اختلالات رفتاری، لرزش، قولنج روده‌ای، درد عضلانی، افزایش فشار خون، کم‌خونی، کاهش تعداد اسپرم و ناباروری.

هر ساله تماس با سرب در کودکان، منجر به افزایش تقریبی ۶۰۰٫۰۰۰ مورد ناتوانی مغزی جدید در جهان می‌گردد. در منازل قدیمی-که چهل سال یا بیشتر از ساخت آن می‌گذرد-رنگ‌های استفاده‌شده و پوسته‌شده در دیوارها و چارچوب‌ها و لوله‌های آب، اصلی‌ترین منبع مسمومیت با سرب است. کودکان زیر ۵ سال و زنان باردار، دو گروه اصلی در معرض خطر در اثر تماس با سرب هستند. از سوختن هر لیتر بنزین سرب‌دار، ۰٫۳۲ گرم سرب وارد هوا می‌شود که ۱۰٪ آن، روی سطح خیابان‌ها ریخته می‌شود و به‌طور متوسط، یک اتومبیل در حدود ۱ کیلوگرم در سال از خود، سرب خارج می‌کند. غلظت سرب در خون ساکنان شهرها بیشتر از حاشیه شهرها و بیشتر از روستاها است. کودکان نسبت به صدمات ناشی از مسمومیت عصبی بر اثر سرب، بسیار حساس هستند و گاهی صدمات عصبی ناشی از سرب در کودکان، برطرف‌شدنی نیست. به‌منظور سنجش سرب در خون افراد شاغل در صنعت-که با سرب تماس دارند-آزمایش خون باید به‌طور مرتب انجام شود. تماس با سرب، تقریباً عامل ۰٫۶٪ از بیماری‌هایی است که در کل جهان و خصوصاً در کشورهای در حال توسعه گزارش می‌شود. در سال‌های اخیر، موارد متعددی از مرگ معتادانی که بر اثر تریاک تقلیب‌شده با سرب، مسموم شده‌اند گزارش شده‌است. تماس با مقادیر بالای سرب در زنان باردار می‌تواند منجر به سقط جنین، مرده‌زایی، زایمان زودرس و تولد نوزاد کم‌وزن و حتی ناقص شود.

موارد مهم استفاده از سرب کجاست؟

ساخت لوله و مخازن آب، تهیه پوشش سقف‌ها، حلبی، مفتول، روکش کابل برق‌رسانی، مهمات و اسلحه‌سازی، شیشه‌سازی، پلاستیک‌سازی، باتری‌سازی، لاستیک‌سازی، آلیاژهای فلزی، رنگ‌سازی، کبریت‌سازی، صنایع شیمیایی، اتاقک سربی، منابع تبخیر، آفت‌کش‌ها، سوخت اتومبیل، حروف چاپ، اتصالات و مواد پرکننده دندان…

منابع سرب

منابع طبیعی: سنگ‌ها، خاک، آب، هوا و گیاهان.

منابع غیرطبیعی: دودکش‌ها، فاضلاب کارخانجات صنعتی، اگزوز اتومبیل، بنزین سرب‌دار.

منابع شغلی: کار در باتری‌سازی، جوشکاری، لحیم‌کاری، تراشکاری، لوله‌بُری، ریخته‌گری، کوزه‌گری، رنگ‌سازی، نقاشی، جواهرسازی، صنایع نظامی، چاپخانه، پمپ بنزین

منابع غیرشغلی: استفاده از ظروف سربی، شراب خانگی، داروهای گیاهی حاوی سرب، مواد آرایشی حاوی سرب، ظروف شیشه‌ای کریستال دارای سرب (در مصارف روزمره خانگی)، ظروف سرامیک با لعاب سربی (لعاب آبی‌رنگ)، استعمال سیگار.

غذای آماده داخل قوطی، نوشیدنی سرد (در بطری شیشه‌ای)، انتقال سرب از طریق شیر مادر، آب و هوا و خاک آلوده به سرب، به دهان بردن رشته‌های پلاستیکی، دست و اجسام مختلف. کودکان ۴ تا ۵ برابر، بیشتر از بزرگ‌سالان، سرب محیط را جذب می‌کنند.

به پنج دلیل، عوارض تماس با سرب در کودکان بیش از بزرگسالان است:

۱-میزان دریافت سرب بر حسب واحد وزن بدن در کودکان بیشتر است.

۲-گرد و غبار بیشتری توسط کودکان بلعیده می‌شود.

۳-میزان جذب سرب از دستگاه گوارش کودکان بیشتر است.

۴-سد خونی–مغزی کودکان هنوز تکامل پیدا نکرده‌است.

۵-اثرات سیستم عصبی در کودکان با مقادیر کمتری نسبت به بزرگ‌سالان بروز می‌نماید.

اصلی‌ترین عوارض سوء سرب در تکامل سیستم عصبی و نیز بهره هوشی کودکان بروز می‌نماید.

ترکیبات اورگانوفسفره

منشأ اصلی این سموم، اسید فسفریک است. عناصر تشکیل‌دهنده حشره‌کش‌های این دسته، عبارتتند از: کربن، هیدروژن، اکسیژن و فسفر. برخی از آن‌ها نیز دارای عناصری دیگر، مانند کلر، برم و گوگرد هستند. در سموم فسفره Z می‌تواند اکسیژن یا گوگرد باشد؛ اگر گوگرد باشد، ترکیب حاصل تیوآت یا تیونات نام می‌گیرد و اگر گوگرد به جای یکی از اکسیژن‌های متصل به هیدروژن قرار بگیرد، ترکیب حاصل را رل تیولات می‌گویند. چنانچه به جای گوگرد در تیولات، نیتروژن قرار گیرد، ترکیب آمیدات خواهد بود. X گجروه ترک‌کننده است که می‌تواند هالوژن، سیانید، تیوسیانات… باشد. R1 و R2 گروه‌های الکیل (R-) یا الکوکسی (-O-R) می‌باشد. اگر استخلاف‌های R1 و R2، هر دو از یک ماهیت یعنی هر دو، دهنده الکترون یا هر دو، کشنده الکترون باشند، در این صورت، ترکیب یک حشره‌کش است؛ ولی اگر از نظر دهندگی و کشندگی الکترون، از دو ماهیت متفاوت باشند، ترکیب یک گاز جنگی است. گروه‌های الکیل، دهنده الکترون، و گروه‌های الکوکسی، کشنده الکترون هستند؛ بنابراین با نگاهی ساده به فرمول ساختمانی ارگانوفسفره‌ها می‌توان کاربرد آن را تشخیص داد.

نخستین بار، آلمانی‌ها در جنگ جهانی دوم، از ترکیبات آلی فسفره، به عنوان گاز جنگی استفاده گردند؛ این گازها به نام گازهای عصبی شناخته شده‌اند. مهم‌ترین و معمول‌ترین راه تماس صنعتی با سم‌های آلی فسفره، آلودگی‌ها و تماس‌های اتفاقی، پوست است و بیشتر ترکیباتی که در این دسته، جا می‌گیرند، به سرعت و به آسانی از راه پوست جذب می‌شوند. دومین راه تماس عمده، از راه استنشاق است. سم‌های آلی فسفره، به‌طور کلی، دارای فشار بخار پایین هستند و در برخی گونه‌های آن‌ها-مانند پاراتیون که در کشاورزی استفاده می‌شود-مسمومیت‌هایی تا حد مرگ در اثر تماس‌های شدید کوتاه‌مدت مشاهده شده‌است. مسمومیت از راه دستگاه گوارش نمی‌تواند در بهداشت حرفه‌ای مطرح شود؛ اما گاهی ممکن است ماده سمی به دلیل رعایت‌نکردن اصول بهداشتی، در هنگام سم‌پاشی یا تولید، خورده شود و از این راه، مسمومیت ایجاد شود.

طرز تأثیر سموم فسفره آلی در بدن

عمل سموم فسفره آلی در بدن، بی‌اثر کردن آنزیم‌های کولین استراز است؛ سموم آلی فسفره با این آنزیم‌ها ترکیب شده و آن‌ها را از فعالیت، بازمی‌دارند؛ این ترکیب با اغلب این سموم، برگشت‌پذیر بوده و در اثر درمان‌های مناسب، سموم مزبور از آنزیم‌ها جدا شده و آن‌ها را-در حالی که قادر به انجام فعالیت فیزیولوژیک خود هستند-آزاد می‌گذارند؛ البته سرعت ترکیب‌شدن آن‌ها و ثبات ترکیب حاصل، با نوع سم آلی فسفره ارتباط دارد. کلین‌استرازها-که عمل فیزیولوژیک آن‌ها بی‌اثر کردن استیل کلین در بدن است-به دو دسته کلین استراز اصلی یا نسجی (شامل کلین استراز موجود در دستگاه عصبی و گلبول‌ها) و کولین استراز فرعی یا کلین استراز سرمی تقسیم می‌شوند. از بین رفتن ۷۵ درصد کلین استراز اصلی، سبب مرگ می‌گردد؛ در حالی که کلین استرازهای سرمی ارزش کمتری دارند. سموم فسفره آلی، روی هر دو نوع کلین استراز، اثر می‌کنند.

کلین‌استرازها-که از دسته موکوپروتیدها و شبیه آلفاگلبولین‌ها می‌باشند-در نسج‌ها درست شده و در سرم خون ریخته می‌شوند؛ مقدار این آنزیم‌ها در یک شخص، ثابت بوده و به سن و زمان و فصل، بستگی ندارد. فعالیت کلین استرازی زنان از مردان کمتر بوده و در دوران قاعدگی و سه ماه اول آبستنی، کمبود آن مشهود است. کلین‌استرازها-که در مجاورت سطح سلولی و رشته‌های عصبی قرار دارند-عمل فیزیولوژیک خود یعنی خنثی‌کردن اثر استیل کلین را با هیدرولیز کردن آن و نیز گرفتن ریشه استیل از ماده مزبور انجام می‌دهند؛ جسم حاصل، خود به نوبت در مجاورت آب، هیدرولیز شده و به کلین استراز و اسید استیک تبدیل می‌گردد؛ بدین ترتیب، مجدداً کلین استراز فعال به‌دست می‌آید که با یک مولکول اسید استیک نیز همراه است. پس در عمل، حاصل هیدرولیز استیل کلین، تولید اسید استیک می‌باشد و در نتیجه، مقدار اسید استیک موجود در خون یا ادرار با مقدار کلین استرازها بستگی داشته و معرف فعالیت آن‌هاست.

استیل کلین، نوروهورمونی است که واسطه شیمیایی دستگاه عصبی پاراسمپاتیک شناخته شده و علاوه بر این دستگاه، در سیناپس‌های پیش‌عقده‌ای سمپاتیک و دستگاه عصبی مرکزی نیز فعالیت دارد. به‌طور کلی، سموم آلی فسفره، کلین استرازهای بدن را از فعالیت بازمی‌دارند و در نتیجه، استیل کلین، هیدرولیز نشده و در بدن، تجمع پیدا می‌کند و مسمومیت حاصل، در واقع، نتیجه تأثیر استیل کلین جمع‌شده در بدن به مقدار زیاد و خارج از حد فیزیولوژیک آن می‌باشد. مهار کولین استراز توسط ترکیبات ارگانوفسفره، باعث تشکیل استیل کولین و در پی آن، تحریک شدید اعصاب می‌گردد. واکنش مهار کولین استراز، بسته به نوع ترکیب ارگانوفسفره، ممکن است برگشت‌پذیر یا برگشت‌ناپذیر باشد. تفاوت نوع استیل کولین استراز در بافت‌های مختلف بدن، مانند پلاسما و اعصاب، موجب تفاوت در شیوه مهار آن‌ها توسط ترکیبات ارگانوفسفره می‌شود. مهار کل استیل کولین استراز موجود در بدن، دارای درجاتی است که در پستانداران، مهار آن تا ۵۰٪، موجب بروز اثرات سمی و تا ۸۰–۹۰٪، منجر به مرگ می‌شود. نوع مکانیزم سمیت ترکیبات ارگانوفسفره، بستگی به میزان شباهت آن‌ها به سوبستراهای طبیعی استیل کولین دارد؛ بنابراین ترکیبات ارگانوفسفره همچنین می‌تواند برای آنزیم در حکم یک سوبسترا باشد. ماده حاصله برخلاف استیل کولین، اتصال خود را با جایگاه فعال آنزیم حفظ نموده و کمپلکس به‌دست‌آمده، در صورت هیدرولیز شدن، به آهستگی هیدرولیز می‌گردد؛ اما چنانچه ترکیبات ارگانوفسفره، باعث مهار برگشت‌ناپذیر آنزیم‌ها شوند این آنزیم‌ها باید دوباره ساخته شوند. مالاتیون، خود، سوبسترای کولین استراز نمی‌باشد؛ بلکه این ماده باید ابتدا بر اثر متابولیسم به مالاکسون تبدیل شود. متابولیسم مالاتیون در حشرات سریعاً انجام می‌شود؛ اما در پستانداران، مسیر هیدرولیز، ارجح از مسیر متابولیسم بوده و موجب دفع سریع دی‌اسید از بدن می‌گردد. تفاوت مسیر واکنش در حشرات و پستانداران، اساس مسمومیت انتخابی به‌شمار می‌آید.

انواع سموم فسفره آلی

انواع مختلف سموم فسفره آلی عبارتند از: مالاتیون Malathion، درتون Demeton، دیازینون Diazinon، دی کلروس Dichlorvos، موینفوس Mebinphos، دیپترکس Dipetrex، گوزاتیون Gusathion، فنتیون، تمفوس، پاراتیون Parathion، نالد، بایتکس، TEPP و DDVP(Dichlorovous)... که در اینجا توضیح کوتاهی دربارهٔ برخی آن‌ها ارائه می‌شود:

مالاتیون حشره‌کشی مایع، روغنی و به رنگ زرد تا قهوه‌ای تیره است؛ دارای کمترین سم در میان جداشَونده‌های آلی فسفره است و به‌عنوان آفت‌کش در طیفی گسترده در کشاورزی استفاده می‌شود و نیز در برنامه‌های مبارزه با حشرات و بندپایان، به ویژه مالاریا و شپش سر و بدن انسان به کار می‌رود. TLV-TWA مالاتیون در هوا، برابر با ۱ میلی‌گرم در متر مکعب است.

پاراتیون مایعی است به رنگ زرد قهوه‌ای که در آب، تقریباً غیرمحلول و در بیشتر حلال‌های آلی، محلول می‌باشد. پاراتیون، سردسته حشره‌کش‌های آلی فسفره است که همه آن‌ها املاح آلی اسدی فسفریک یا مشتقات آن هستند و خاصیت مشترک همه آن‌ها مهار کردن آنزیم‌های کلین استراز در بدن است و چون تا کنون حشرات و کرم‌هایی که برای دفع آن‌ها از این سموم استفاده شده، در برابر آن‌ها مقاومتی از خود بروز نداده‌اند، این گروه حشره‌کش‌ها به‌طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پاراتیون از نظر شیمیایی، تیوفسفات دودی اتیل پارانیتروفنیل بوده و به نام‌های دیگری همچون: فسفرنو Fosferno، فولیدول Folidol، مورفوس Morpjhis، تویوفوس Thiophos و سولفوس Sulphos... نیز مشهور است. اراتیون، جزء گروه ارگانوفسفره‌هایی است که از نظر L.D.50 در گروه پایین‌تر از mg/kg50 قرار دارد و فوق‌العاده سمی و حداکثر مجاز آن، mg/m3 1/۰ بوده و مقدار خطرناک آن، ۱/۰ گرم و مقدار کشنده آن برای انسان بالغ با وزن متوسط، بین ۵/۱ تا ۲ گرم است. TLV-TWA پاراتیون در هوا، برابر با ۰۵/۰ میلی‌گرم در متر مکعب است. مسمومیت با پاراتیون، معمولاً در بین کارگران تهیه‌کننده سموم در کارخانه‌ها، کارگران سم‌پاشی و مصرف‌کنندگان مواد سم‌پاشی‌شده یا خوراکی‌ها و وسایل آلوده پیش می‌آید؛ گاهی نیز افراد به قصد خودکشی از این سم استفاده می‌کنند. در حال حاضر در ایران، بیشتر کشاورزان مصرف‌کننده سموم به‌دلیل نداشتن اطلاع صحیح از چگونگی مصرف و سمیت آن و نیز کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خورند در معرض خطر قرار دارند. مسمومیت ممکن است به دلیل نفوذ سم از راه پوست یا (در کارگران…) از راه تنفس و نیز از راه دستگاه گوارش در کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خوراند تولید شود؛ در هر حال، وارد شدن سم در بدن از راه خون به دستگاه عصبی رسیده و باعث مسمومیت می‌شود. به‌طور کلی، پاراتیون از هر راهی که وارد بدن شود، بسته به غلظت سم وارده، می‌تواند عوارضی همچون: سریع‌شدن تنفس، سرگیجه، کند شدن نبض، سردرد، درد سینه و شکم، اسهال و عرق فراوان، تنگ شدن مردمک چشم و بی‌حرکتی، تشنج خفیف به شکل تکان‌های عضلانی، اختلالات بینایی، اغما و حتی مرگ را در پی داشته باشد.

پارا آکسون، صدهزاربرابر قوی‌تر از پاراتیون است. در بدن حشره، گوگرد سریعاً با اکسیژن تعویض می‌شود؛ ولی در بدن انسان برای این تعویض، زمان زیادی لازم است؛ از این رو به جای پارااکسون برای مبارزه با حشرات، از پاراتیون استفاده می‌شود. اخیراً مصرف حشره‌کش‌های اورگانوکلرین به‌دلیل پایداری و ترس از اثرات درازمدت آت‌ها کاهش یافته‌است. عدم مصرف د.د. ت، بیشتر به دلیل بازتاب محیطی آن بر حیات وحش است تا اثرگذاری سمیِ ظاهراً ناچیز آن بر انسان. ترکیبات اورگانوفسفره-که جایگزین حشره‌کش‌های اورگانو کلرین شدند-گرچه دارای پایداری کمتری بودند؛ اما میزان سم آن‌ها در پستانداران، بیشتر و شاید صدبرابر ترکیبات اورگانوکلرین است؛ برای مثال، ترکیبات اورگانوفسفره، دلیل اصلی مسمومیت کارگران کشاورز در کالیفرنیا می‌باشد.

امروزه ترکیبات اورگانوفسفره بسیاری با شیوه عملکرد یکسان و سم‌زایی مشابه وجود دارند که به‌عنوان حشره‌کش به‌کار می‌روند؛ همان‌طور که قبلاً اشاره شد، ترکیبات ارگانوفسفره، سمی‌تر هستند و بیشتر از آفت‌کش‌های نوع ارگانوکلرین، باعث بیماری یا مرگ انسان‌ها می‌شوند. پاراتیون-که اولین بار در سال ۱۹۴۴ ساخته شد-یکی از پرمصرف‌ترین حشره‌کش‌های ارگانوفسفره بود که برخی از مهم‌ترین مسمومیت‌های گروهی به‌ثبت‌رسیده (جدول شماره ۱) و احتمالاً بسیاری از مسمومیت‌ها را به آن، نسبت می‌دهند.

پاراتیون در پستانداران، مسمومیت‌های شدیدی ایجاد می‌کند و به همین دلیل در موارد خاص، ترکیبات ارگانوفسفره‌ای با سمیت کمتر را جایگزین پاراتیون می‌نمایند؛ یکی از این نوع حشره‌کش‌ها مالاتیون است که به دلیل تفاوت شیوه متابولیسمش در حشرات و پستانداران، دارای دامنه اثرگذاری محدودتری نسبت به پاراتیون است؛ به هرحال، اثر ترکیبات ارگانوفسفره از نظر کیفی، مشابه یکدیگرند به‌طوری‌که این ترکیبات را می‌توان یکجا مورد بررسی قرار داد. تعداد این حشره‌کش‌ها فوق‌العاده زیاد بوده و از آن‌ها در کشاورزی و برای دفع حشرات و کرم‌ها استفاده می‌شود؛ بعضی از آن‌ها مانند پاراتیون، از راه تماس و برخی دیگر، مانند دمتون، از راه داخلی (خوراکی)، اثر سمی خود را اِعمال می‌کنند. از حشره‌کش‌های فسفردار آلی برای سم‌پاشی درختان میوه، گیاهان تزیینی، چمن، مزارع کشت پنبه و حتی برای نابودی پشه و مگس و پارازیت‌های حیوانات و پرندگان نیز استفاده می‌کنند. متأسفانه این مواد، روی انسان، اثر سمی شدیدی دارند و در اوایل استفاده از آن‌ها-که هنوز تدابیر حفاظتی کافی به کار نمی‌رفت-موارد مسمومیت زیادی دیده می‌شد. این سموم، نه تنها ممکن است که از راه خوراکی وارد بدن شده و باعث مسمومیت شوند، بلکه از راه تنفس و پوست سالم نیز وارد بدن می‌شوند؛ به علاوه، آستانه سمیت آن‌ها فاصله زیادی با آستانه کشندگی ندارد و در نتیجه، مسمومیت‌های خطرناک به سرعت و سهولت، پیش می‌آید.

دیازینون دیازینون، ترکیبی است که دارای اثر حشره‌کشی و قارچ‌کشی طیف گسترده‌ای است؛ خالص آن، مایعی روغنی و بی‌رنگ است و یکی از کاربردهای آن، کنترل سوسک‌ها و به ویژه گونه‌هایی است که در برابر حشره‌کش‌های کلره، مقاوم هستند. این ماده در کشاورزی نیز مصرف دارد. TLV-TWA دیازینون در هوا، برابر با ۰۱/۰ میلی‌گرم در متر مکعب است.

سم‌شناسی نانوذرات

مطالعه سمیت نانومواد است؛ به دلیل اثرات سایز کوانتومی و مساحت سطح بالا نسبت به حجم، نانومواد، دارای خواص بی‌نظیری در مقایسه با ذرات بزرگ‌تر هستند. سم‌شناسی نانوذرات در ارتباط با مطالعه و کاربرد سمیت نانومواد است؛ این مواد اگرچه هنگامی که از مواد خنثایی مانند طلا ساخته شده باشند، در مقیاس نانومتر، بسیار فعال هستند. مطالعات سم‌شناختی در پی آن است که مشخص کند چگونه و تا چه میزان، این خواص، تهدیدی برای محیط‌زیست و دیگران هستند

تاریخچه سم‌شناسی نانوذرات

در سال ۲۰۰۴ میلادی دونالدسون و همکارانش نظریه جدیدی را به جهان سم‌شناسی معرفی کردند: ذرات در اندازه نانو، رفتارشان نسبت به ذرات مشابه دانه‌درشت‌تر به حدی متفاوت است که زیرگروه جدیدی از علم سم‌شناسی را باید به بررسی آن‌ها اختصاص داد. آنان نام این زیرگروه را «سم‌شناسی نانومواد» گذاشتند؛ این نام در سال بعد، در پژوهش‌های اوبردورستر و همکارانش در مقاله‌ای با نام «سم‌شناسی نانومواد؛ علمی نوظهور در نتیجه بررسی ذرات ریز» از حمایت بیشتری برخوردار شد. از زمان انتشار نخستین مقاله دونالدسون و همکارانش سم‌شناسی نانومواد به‌عنوان زمینه‌ای پژوهشی، جایگاه ویژه خود را به‌دست آورده‌است.

خطر تنفس ذرات دود یا بخارهای فلزی ریز میکروسکوپی، از زمان‌های گذشته، مورد بررسی قرارگرفته‌است؛ اما تنها از اواخر دهه ۱۹۸۰ است که محققان، بررسی ساختاری و نظام‌مند اپرهای اندازه ذره را در محدوده مقیاس نانومتر (در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) روی بهداشت و سلامت افراد آغاز کردند. زمان زیادی از کشف نانو لوله‌های کربنی نگذشته بود که نگرانی‌هایی دربارهٔ مسائل و خطرهای احتمالی برای بهداشت و سلامتی افراد در اثر تنفس الیاف در اندازه نانو، به وجود آمد. دهه پس از ۱۹۹۰، دوره‌ای بود که دانش اپیدمیولوژی برای نخستین بار، روابط پنهانی تنفس ذرات بسیار ریز و بیماری‌های سیستم تنفسی و قلبی را کشف کرد البته با این فرض که ذرات بسیار ریز در مقیاس نانومتر، باعث برخی از بیماری‌ها و پیامدهای مشاهده‌شده هستند.

در سال ۲۰۰۴ انجمن سلطنتی و آکادمی سلطنتی مهندسی انگلستان گزارشی بسیار اثرگذار راجع به پیشرفت‌های آینده دربارهٔ فرصت‌ها و عدم اطمینان به زمینه‌های کاربردی فناوری نانو منتشر کردند؛ نگرانی اساسی‌ای که در این گزارش مطرح شده بود، مسئله نبود سندی دربارهٔ خطرهای نانوذرات و نانولوله‌ها برای سلامتی و بهداشت افراد بود که موجب ایجاد عدم اطمینان فراوانی نسبت به این فناوری شده‌است. فناوری نانو وابسته است به استفاده و کاربرد ویژگی‌های مربوط به اندازه مواد در مقیاس نانومتر که این ویژگی‌ها در برخی موارد، شامل نمایان‌شدن اثرهای کوانتومی مخصوص نانوذرات است.

نانوذرات می‌توانند رفتار بیولوژیکی بی‌نظیری از خود نشان دهند و حتی در زمانی که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نسبت به ذرات مشابه درشت‌تر، بی‌تغییر باقی می‌مانند نیز می‌توان چنین رفتار بیولوژیکی متفاوتی را مشاهده کرد؛ برای مثال، موادی هستند که اندازه ذره در مقیاس نانومتر، به آن، توانایی عبور یا امکان غلبه بر سدهایی را می‌دهد که برای درشت‌دانه‌تر، نفوذناپذیر هستند. بررسی‌های انجام‌شده-که بیانگر توانمندی نانوذرات در عبور از عصب بویایی و رسیدن به مغر جوندگان هستند، مثال بی‌نظیری از رفتارهایی بر پایه اندازه ذره است که پیش از این، برای ذرات دانه‌درشت‌تر مشاهده نشده بود؛ اما با درنظرگرفتن این فرض که بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی در مقیاس نانو رخ می‌دهند، فرصت‌های فراوان دیگری برای نانوذرات مهندسی‌شده با اندازه دقیق، وجود دارد تا با عملکردهای طبیعی بیولوژیکی تداخل کنند.

جستارهای وابسته

• بازدارنده آنزیم
• بیش‌مصرفی
• آلودگی
• علم مواجهه
• مواجهه کل

منابع

• مجله سم‌شناسی و مسمومیت‌های ایران
• Iranian Journal of Toxicology فصلنامه ایرانی علمی - پژوهشی سم‌شناسی (پزشکی) به زبان انگلیسی
• قطب سم‌شناسی و شیمی مواد خوراکی. دانشگاه علوم پزشکی تهران، ۱۳۸۶.
• سم‌شناسی صنعتی، علیرضا حاجی قاسمخان، تهران: نشر برای فردا ۱۳۸۵
• Toxicology The Basic Science of Poisons.
• سم‌شناسی صنعتی دکتر ثنایی، جلد اول و جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران.
• Katzung، و همکاران. فارماکولوژی کاتزونگ. Mc Graw، ۲۰۱۰.

• Andresen, Elisa; Küpper, Hendrik (2013). "Chapter 13. Cadmium toxicity in plants". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Cadmium: From Toxicology to Essentiality. Metal Ions in Life Sciences. Vol. ۱۱. Springer. pp. ۳۹۵–۴۱۳. doi:10.1007/978-94-007-5179-8_13.
• Thévenod, Frank; Lee, Wing-Kee (2013). "Chapter 14. Toxicology of cadmium and its damage to mammalian organs". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Cadmium: From Toxicology to Essentiality. Metal Ions in Life Sciences. Vol. ۱۱. Springer. pp. ۴۱۵–۴۹۰. doi:10.1007/978-94-007-5179-8_14.

• سم‌شناسی در کرلی
• National Library of Medicine's "Toxicology Tutor" بایگانی‌شده در ۲۰ مه ۲۰۱۶ توسط Wayback Machine provides basic information on the science of toxicology.
• Toxipedia
• [۱]
• Information Toxicology International
• Society of Toxicology