На что влияет яд

Мы не можем проводить эксперименты на людях, но можем учитывать клинические данные, проводить эксперименты на животных и работать с культурами клеток.

В случае, когда вещество не приводит к быстрой смерти, можно опросить пострадавших от него людей. На самом деле, именно так часто и поступают. Например, когда под подозрение попадает какой-либо компонент пищи (скажем, пищевая добавка с маркировкой Е), строительных материалов, выбросов заводов и т.д. Людей спрашивают, контактировали ли они с веществом, изучают истории болезней, смотрят, какие органы преимущественно поражаются и пытаются установить связь между контактом с веществом и возникающими болезнями. Важную информацию можно получить, зная путь попадания яда: через пищеварительную систему, через вдыхаемый воздух и т.д.

Важно помнить, что для получения достоверных данных нужно обследовать много людей: так мы сможем исключить влияние каких-то индивидуальных особенностей и случайных факторов. Дополнительную информацию можно получить, если исследовать отдельно группы людей разного пола, возраста, расы и даже разных профессий. Для исключения влияния неучтенных факторов нужна контрольная группа, то есть люди, не подвергавшиеся воздействию данного вещества.

Другой подход - обследование пострадавших людей. Он может включать в себя полное обследование: анализы крови, мочи и других биологических жидкостей; УЗИ, ЭКГ, ЭЭГ, КТ, МРТ и даже психологические тесты. Если мы увидим снижение числа лейкоцитов в крови людей, то можем предположить, что яд влияет на иммунную систему; неадекватные ответы на тесты - значит, яд угнетает работу центральной нервной системы и т.д.

В случае уже состоявшихся смертельных случаев можно брать на анализ кусочки тканей и органов (биопсии).

На основе полученных данных может получиться выделить орган-мишень яда, возможно, даже предположить механизм действия. Например, если единственные симптомы употребления данного вещества – нарушение сердечной деятельности, то мы можем предположить, что его мишень - клетки сердечной мышцы, а если, например, вместе с угнетением сердечной деятельности изменяется тонус сосудов, диаметр зрачка и секреция желёз – то вещество действует на вегетативную нервную систему. Однако многие яды дают неспецифические симптомы отравления (расстройства пищеварения, тошнота, головная боль и т.д.) и клинические исследования не дадут существенной информации о механизме действия яда.

Следующая большая группа экспериментов - это опыты с лабораторными животными. Работы на животных необходимо проводить, соблюдая общие требования к работам подобного рода. Исследуемых животных должно быть достаточно много, и они должны быть сходны по возрасту, полу и другим параметрам, чтобы исключить влияние индивидуальных особенностей на результат эксперимента. Кроме того, необходимо использовать контрольную группу, с которой проводили все манипуляции, кроме введения яда. Например, если яд вводится путём инъекции, то контрольной группе тоже придётся делать инъекции, но вводить физиологический раствор. Можно использовать несколько опытных групп, которым будут вводиться возрастающие концентрации ядовитого вещества. Наконец, полезно использовать несколько разных видов животных: поскольку ни одно животное не идентично человеку, то усреднение данных, полученных на нескольких видах, даст более точные результаты.

Еще один подход: изучив структуру молекулы яда, мы можем понять, на какой нормальный компонент метаболизма человека она похожа (или какой метаболический путь будет блокировать) и предположить, какие процессы будет нарушать.

Наше предположение можно проверить, изучив совместное действие яда и другого вещества, действующего на те же мишени в организме животных. Например, известно, что действие опиатов (морфина и подобных ему веществ) не проявляется в присутствии блокатора опиатных рецепторов налоксона. Следовательно, если действие вещества снимается налоксоном - возможно, что оно действует на опиатные рецепторы.

Работая с животными, можно поставить опыт с радиоактивной меткой. То есть синтезировать ядовитое вещество, введя в него радиоактивный изотоп какого-либо атома (углерода и др.), затем ввести подопытным животным, забить этих животных, взять образцы тканей и узнать, в каких тканях преимущественно накапливается данное вещество. Или отследить его путь с помощью, например, внешней прижизненной радиометрии.

Если яд встречается у каких-то животных или растений, можно изучить его действие на их природных жертв.

Можно, опираясь на структуру ядовитого вещества, предсказать, с какими веществами в организме оно может реагировать, и провести такие реакции in vitro.

Можно обработать изучаемым ядом культуру клеток той ткани, которую мы считаем его возможной мишенью (а это мы узнали из описанных выше опытов), и выяснить, связывается ли он с клетками этой ткани. Для уточнения мишени внутри клетки можно, например, использовать радиоактивную или флуоресцентную (светящуюся) метку, затем разделить компоненты клеток с помощью центрифугирования и выяснить, где обнаружится метка. Или изучить связывание яда в сочетании с другим веществом, действующим на предполагаемую мишень (если яд будет связываться хуже, значит, мишень действительно одна и та же).

На самом деле можно придумать и провести множество экспериментов. Для того, чтобы делиться друг с другом информацией и не повторять одно и то же, создано много научных журналов, где разные группы ученых рассказывают о тех опытах, которые они придумали и о том, что в результате узнали. В нашем случае на основании полученных данных химики смогут придумать антидот (противоядие) к ядовитому веществу, а также постараться исключить его из производственных процессов, чтобы не наносить вред здоровью людей.

Критерий оценки. 1 б. за описание каждого элемента планируемого исследования, включая общие методические моменты (стандартизацию условий, опытные и контрольные группы). Всего не более 18 б.