Профессиональная токсикология — это применение токсикологии к химическим опасностям на рабочем месте. Она фокусируется на веществах и условиях, которым люди могут подвергаться на рабочих местах, включая ингаляционное и дермальное воздействие , которые наиболее распространены при обсуждении профессиональной токсикологии. Эти воздействия окружающей среды и отдельных лиц могут влиять на здоровье, и основное внимание уделяется выявлению ранних неблагоприятных последствий, которые являются более тонкими, чем те, которые представлены в клинической медицине.
Профессиональная токсикология тесно связана с другими подобластями охраны труда и здоровья . Исследования профессиональной эпидемиологии могут вдохновить на токсикологическое исследование возбудителей, а токсикологические исследования важны для установления биомаркеров для наблюдения за здоровьем на рабочем месте . Исследования профессиональной токсикологии могут предлагать или оценивать меры контроля опасности, используемые промышленными гигиенистами . Токсикологические исследования также являются важным вкладом в проведение оценки профессионального риска и установление стандартов и правил, таких как пределы профессионального воздействия .
По состоянию на 1983 год около 60 000 химических соединений считались имеющими профессиональные последствия. [1] Определенные секторы имеют повышенный потенциал воздействия химических и биологических агентов, включая производство , строительство , горнодобывающую промышленность , лесозаготовки и сельское хозяйство , а также рабочие места в сфере услуг , такие как ремонт автомобилей, автозаправочные станции, трубопроводы , грузовые и железнодорожные перевозки, утилизация и рекультивация отходов и ботанические сады. [2] Эти секторы содержат повышенный риск воздействия в основном из-за того, что они работают с тяжелой техникой, которая может выделять потенциально вредные пары при работе. [3] Кроме того, эти секторы связаны с прямой обработкой различных веществ, которые могут содержать вредные химические соединения.
Токсикологические исследования — это экспериментальные лабораторные исследования реакции организмов и биологических путей на вещество, которые могут генерировать данные, используемые для других мероприятий по охране труда и технике безопасности . [4] Эти исследования могут длиться от 2 недель до 2 лет и в первую очередь направлены на определение того, является ли соединение токсичным/канцерогенным и насколько оно токсично, если это так. [5] Чтобы выяснить, является ли соединение токсичным/канцерогенным, токсикологи подвергают мышей воздействию изучаемого соединения и исследуют их в течение определенного периода времени. Затем эти токсикологи ищут у мышей любые закономерности, которые могут указывать на токсичность или канцерогенность, и делают вывод на основе этих данных.
[5]
Профессиональная токсикология генерирует данные, которые используются для идентификации опасностей и их физиологических эффектов, а также для количественной оценки зависимости доза-реакция . [4] Основное применение этих данных — установление стандартов и правил. Они могут принимать форму пределов профессионального воздействия , которые основаны на уровнях концентрации токсичных веществ в окружающей среде. Они также включают индексы биологического воздействия, которые основаны на биомониторинге токсичного вещества, его метаболитов или других биомаркеров . [2] Токсикологи играют большую роль в определении того, какие биомаркеры могут использоваться для биомониторинга во время оценки воздействия и мероприятий по надзору за здоровьем на рабочем месте . [4]
Профессиональная токсикология дополняет профессиональную эпидемиологию в большей степени, чем токсикология и эпидемиология в целом. Например, вспышки, выявленные с помощью эпидемиологических исследований, таких как исследования случаев оценки воздействия или надзор за здоровьем на рабочем месте, могут вдохновить на токсикологическое исследование предполагаемых или подтвержденных возбудителей. [1] [2] И наоборот, результаты токсикологического исследования важны для установления биомаркеров для надзора за здоровьем на рабочем месте с целью выявления чрезмерного воздействия и проверки обоснованности пределов профессионального воздействия. Эти биомаркеры предназначены для оказания помощи в профилактике путем выявления ранних неблагоприятных последствий, в отличие от диагностики для клинической медицины, которая предназначена для выявления запущенных патологических состояний. [2]
Токсикологические исследования имеют преимущество перед эпидемиологией, поскольку они позволяют изучать новые вещества до того, как они попадут в торговлю, [2] или когда эпидемиологические данные отсутствуют. [4] Токсикология также имеет преимущество в том, что она выявляет не только явные последствия для здоровья, но и промежуточные биохимические этапы, такие как процессы биотрансформации , а также ранние клеточные изменения. Они могут помочь в разработке мер по предотвращению или лечению токсичности. [4]
Исследования профессиональной токсикологии также могут предложить или оценить меры контроля опасностей, используемые специалистами по промышленной гигиене . [1]
Профессиональная токсикология отличается от экологической токсикологии тем, что в первой имеется меньшее количество подвергающихся воздействию людей, но более широкий диапазон уровней воздействия. Экологическая токсикология имеет тенденцию фокусироваться на ситуациях с низкими уровнями воздействия для большего количества людей, где неблагоприятные эффекты могут быть сконцентрированы у людей, которые особенно восприимчивы к данному токсиканту из-за генетических или других факторов. [6]
Профессиональная токсикология сталкивается с проблемой проведения исследований, имитирующих реальные условия на рабочем месте, для которых наиболее важны ингаляционное воздействие и дермальное воздействие , [1] [2] хотя в медицинской промышленности инъекционное воздействие через уколы иглой является опасным. [4] В частности, экспериментальные исследования ингаляционного воздействия требуют более сложной методологии и оборудования, чем эксперименты по пероральному введению . Например, важны измерение и контроль распределения размеров частиц, а также степень и место удержания частиц в дыхательных путях. [2] Ингаляционное и инъекционное воздействие часто более опасно, чем дермальное воздействие, где основная функция кожи заключается в обеспечении барьера для внешних токсинов, и воздействие при приеме внутрь , где токсины могут расщепляться желудочно-кишечным трактом и печенью . [4]
Часто происходит воздействие смесей химических веществ, эффекты которых могут быть не просто аддитивными, поскольку различные токсины могут взаимодействовать таким образом, что их токсичность относительно каждого токсина в отдельности усиливается или снижается. [4] Смеси могут включать нежелательные загрязняющие вещества в продукте или продукты, которые отклоняются от спецификаций производителя. Воздействие не всегда острое, но может быть на низком уровне, продолжающимся в течение десятилетий. [2] Работники могут подвергаться воздействию токсичных веществ в более высоких концентрациях, чем население в целом, которое в основном подвергается воздействию через потребительские товары и окружающую среду. [7] Установление причинно-следственной связи между болезнью работника и условиями труда часто затруднено, поскольку профессиональные заболевания часто неотличимы от заболеваний, вызванных другими причинами, и между воздействием и началом заболевания может быть длительный интервал. [2]
В то время как доза токсичного вещества является сильным предиктором результатов для здоровья, профессиональные заболевания часто зависят или искажаются другими факторами окружающей среды или личными факторами хозяина, такими как существующие состояния здоровья, генетика хозяина или модели поведения работника. Они влияют на соотношение между концентрацией, продолжительностью и частотой воздействия и фактической дозой токсичного вещества, которая достигает целевой ткани и взаимодействует с метаболическими процессами. Например, конечная доза от ингаляционного воздействия зависит от частоты и объема дыхания, а доза от дермального воздействия зависит от скорости абсорбции через кожу, на которую влияют химические свойства химического вещества, толщина кожи в месте воздействия на теле и неповрежденность кожи. [2]
Профессиональная токсикология использует методы, общие для других форм токсикологии. Тестирование на животных используется для выявления неблагоприятных эффектов и установления приемлемых уровней воздействия, а также для изучения механизма действия и зависимости доза-реакция . Существует ряд альтернатив in vitro тестированию на животных в ряде конкретных случаев, таких как прогнозирование сенсибилизаторов кожи и потенциала для травм глаз, а также количественные модели зависимости структура-активность . Иногда проводятся контролируемые исследования на людях в случаях, когда риск для добровольцев незначителен; они используются для проверки того, переносятся ли результаты исследований на животных на людей. [2]
В профессиональной токсикологии можно проводить множество типов измерений. К ним относятся внешние измерения воздействия, внутренняя доза, измеряемая через ткани и жидкости организма, «биологически эффективная доза», измеряющая соединение, которое фактически взаимодействовало с биомолекулами хозяина, такими как ДНК и белки, и измерение последующих эффектов мутаций, цитогенетических эффектов и аберрантной экспрессии генов . [8] Эксперименты могут быть сосредоточены на работе и регуляции процессов биотрансформации , которые могут детоксифицировать или активировать токсины. Эти процессы подвержены различиям между людьми, что изучается в области токсикогеномики . [4]
Хотя опасность для здоровья веществ, используемых на рабочем месте, была известна еще с античных времен , первые экспериментальные исследования опасных веществ появились в конце 19-го и начале 20-го веков, включая работы Джона Скотта Холдейна по рудничным газам , Карла Бернхарда Лемана по органическим веществам и Эрнеста Кеннауэя по профессиональному раку кожи . [9]
Биомаркеры начали использоваться в профессиональной токсикологии и эпидемиологии в 1970-х годах, а в 1990-х годах все больше внимания уделялось молекулярным механизмам, таким как выявление специфических ферментов, взаимодействующих с токсичными веществами, и изучение их вариаций у разных людей. [8]