سم شناسی چیست؟

یک تعریف قدیمی از سم شناسی عبارت است از علم سم ها. براساس فهم ما از این که چگونه عوامل مختلف باعث آسیب رساندن به انسان ها و دیگر ارگانیسم ها، یک تعریف مشخص تر از سم شناسی عبارت است از مطالعه ی اثرات سوء مواد شیمیایی یا فیزیکی بر روی ارگانیسم ها می باشد.

اثرات سوء ممکن است دراشکال زیادی اتفاق بیفتد، از مرگ فوری گرفته تا تغییرات کوچکی که پس از ماه ها یا سال ها تشخیص داده می شوند. مشخص شده است كه بسياري از  تغییرات قابل مشاهده مختلف در ساختمان یا فعالیت های بدن نتیجه تغییرات غیرقابل شناسایی شده قبلی در بدن مي باشد.

پیشرفت تاریخی سم شناسی بوسیله ساکنان اولیه غارها که سم های گیاهان و حیوانات را ميشناختند و از عصاره آن ها برای شکارکردن یا در جنگ ها استفاده کردند، شروع شد. در سال 1500 قبل از میلاد، مشخص شده است كه از شوکران، تریاک، تیر های سمی وفلزات سمي برای مسموم کردن دشمنان یا اعدام در کشورها استفاده مي شده است.

  پاراسلسوس (پدر علم سم شناسي) معلوم كرد که مواد شیمیایی خاصی مسئول سمیت در یک گیاه یا حیوان هستند. او همچنین توضیح داد که پاسخ بدن به این مواد شیمیایی به مقدار ماده وارد شده بستگی دارد. مطالعات او نشان داد که دوزهای کم از یک ماده ممکن است بدون ضرر یا مفید باشند. در صورتیکه دوزهای بیشتر ممکن است سمی باشند. به عبارت بهتر، بخش اصلی سم شناسی تعيين ارتباط میزان پاسخ و دوز است.

اغلب این جمله از پاراسلسوس نقل قول می شود كه همه مواد سمی هستند و هیچ ماده اي که سمی نباشد وجود ندارد و تفاوت بین سم و دارو در ميزان آن مي باشد.

   ارفیلا به عنوان بنیان گذار سم شناسی باليني كسي بود كه  برای اولین بار ارتباط سیستمیک بین خصوصیات بیوشیمیایی سم های زمان خودش را معلوم كرد و اثرات سم ها بر روی اندام های خاص را با کالبد شکافی براي جستجوي سم ها و آسیب های بافتی مرتبط با آنها، اثبات کرد.

  زنوبیوتیک یک کلمه عمومی است که برای یک ماده خارجی که وارد بدن شده به کار برده می شوند. این كلمه از یک کلمه یونانی به نام زنو به معنی خارجی مشتق شده است. زنوبیوتیک ممکن است اثرات مفیدی مثل اثرات داروئي یا اثرات سمی مثل سرب داشته باشد.

  واژه شناسی سم شناسی:

بعضی واژه ها سم شناسي عمومی هستند و در بخش های مختلفی استفاده می شوند. اين اصطلاحات به طور متداول بحث می شوند.

سم شناسی به مطالعه اثرات سوء مواد شیمیایی یا فیزیکی بر روی ارگانیسم های زنده گفته مي شود. یک سم شناس دانشمندی است که اثرات مضر عوامل ومکانیسمهای مولکولی و بیوشیمیایی و سلولی مسئول این اثرات را تعیین می کند.

ساير واژه های مهم سم شناسي عبارتند از سمی، سم، زهر، عوامل سمی، ماده سمی و ماده شیمیایی سمی.

ماده سمی سم و زهر اکثراً به جای هم در متون به کار می روند. به هر حال تفاوت های ظریفی وجود دارد که در زیر آمده است. عامل سمی هر چیزی است که می تواند یک اثر مضر بیولوژیکی به وجود آورد. ممکن است به شکل ماده شیمیایی، فیزیکی و یا بیولوژیکی باشد. برای مثال عامل سمی ممکن است شیمیایی باشد (مثل سیانید) ممکن است فیزیکی باشد (پرتو) و یا بیولوژیکی باشد (مثل سم مار).

    اگر ارگانیسم های مورد تهاجم قرار گرفته باشد، مواد شیمیایی دفع کننده که خاصيت سمی دارند به عنوان توکسینهای بیولوژیکی شناخته می شوند. ارگانیسم های مربوطه در این مورد ارگانیسم های سمی نامیده می شوند. یک مثال در این مورد ميكرب کزاز است. کزاز توسط باکتری کلستریديوم تتاني به وجود می آید. باکتری کلستریدیوم خود به وسیله مورد تهاجم قرار دادن و تخریب کردن سلول باعث بیماری نمی شود. بلکه بيماري به علت آزادسازي يك سم عصبي از ميكرب است كه بر روي دستگاه عصبی تاثير مي كند.

تعريف سادي يك ماده سمی، ماده ایست که خصوصیات سمی دارد. این ممکن است یک ماده سمی خالص یا مخلوطی از مواد سمی باشد. برای مثال کرومات سرب و پنبه نسوز و بنزین همگی مواد سمی هستند. کرومات سرب و پنبه نسوز یک ماده سمی است که تنها از یک ترکیب مشخص تشکیل شده است و از فیبرها و مواد معدنی متفاوتی ساخته شده اند.

مواد سمی ممکن است اثر سمستمیک داشته باشند و کل بدن را فرا گيرد و یا غیرسیستمیک باشد و تنها بر روي يك محل خاص اثر نمايد. برای مثال پتاسیم سیانید یک سم سیستمیک است که در واقع روی هر سلول ها و اندام های بدن اثر مي كند و باعث وقفه تنفسي مي شود.

مواد سمی همچنین ممکن است روی فقط یک بافت یا ارگان خاص اثر گذارد و درحالی که در کل بدن تخریب ایجاد نکند. این مکان های خاص، ارگان های یا بافت های هدف خوانده می شوند. بنزن یک سم اختصاصی است که بر روي بافت خون به طور عمده سمیت ایجاد می کند.  همچنین سرب نیز یک سم عضوی خاص است اگر چه سه بافت هدف دارد (سیستم عصبی مرکزی، کلیه و سیستم خونی).

اثرات سمی:

سمیت با بسیاری فاکتورهای دیگر کمپلکس می شود. ترکیبات سمی از طریق مکانیسمهای متفاوت منجر به اثرات سمی بسیاری می شوند،. برخی مواد شیمیایی به خودی خود سمی اند. بقیه ممکن است متابولیزه شده (تغییرات شیمیایی در بدن) و به ترکیبات سمی تبدیل شوند. بسیار زنوبیوتیک ها دربدن تخریب می شوند و اغلب روی ارگان های خاص اثر می گذارند. بقیه می توانند هر سلول یا بافتی که در تماس قرار بگیرند را مسموم کنند. 

ارگانهای هدف که تحت تاثیر قرار می گیریند به راه تماس و دوزاژ بستگی زیادی دارند. برای مثال هدف برای مواد شیمیائی احتمالا بعد از یک تماس حاد سیستم عصبی است اما بعد از تماس مزمن ممکن است کبد باشد. سمیت ممکن است نتیجه تغییرات سلولی-بیوشیمیائی یا ماکرومولکولی باشد.

برای مثال جایگزینی سلولی مثل فیبروز ریه، آسیب به سیستم آنزیمی ، تخریب سنترپروتئین، تولید موادشیمیائی فعال در سلول، آسیب به DNAو ....

بعضی از مواد سمی ممکن است به طور غیر مستقیم تاثیراتی بر روی تغییر در فعالیت های ذاتی مواد بیوشیمیائی، تداخل با مواد غذائی، تغییر در مکانیسم های فیزیولوژیکی بدن، داشته باشد. عوامل موثر بر سمیت شامل شکل و فعالیت ذاتی مواد شیمیایی، دوز اثر، ارتباط دوز – زمان، روش تماس با ماده شیمیائی، گونه مورد تماس، سن، جنس، میزان جذب ماده سمی و متابولیسم آن، توزیع و دفع آن در بدن و حضور سایر مواد شیمیائی ارتباط داشته باشد.

شکل ماده سمی اثر مهمی بر روی سمیت به ویژه در مورد فلزات دارد. برای مثال سمیت بخار جیوه فرق زیاری با فرم فلزی آن دارد. مثال دیگر کروم است که شکل سه ظرفیتی آن غیر سمی است در حالیکه شش ظرفیتی ان می تواند باعث سرطان ریه و آسیبهای پوستی و بینی شود.

 فعالیت شیمیایی ذاتی مواد هم چنین تفاوت زیادی دارد. بعضی ترکیبات سمی مانند سیانید می تواند سریعاً به سلول ها آسیب برسانند و سبب مرگ فوری سلول شوند. در حالیکه ترکیبات دیگر فقط باعث تداخل ضعیف با فعالیت سلول ها می شوند.

نوع تماس در سمیت مهم است. بعضی مواد شیمیایی ممکن است از یک راه دارای سمیت بالائی باشند ولی از راه دیگر دارای سمیت نمی باشند. به طور مثال ورود خوراکی برخی ترکیبات ممکن است توسط کبد غیر فعال شود اما از طریق استنشاقی وارد جریان خون و اثر سمی ایجاد نماید.

پاسخ به سم می تواند اساساً خیلی وابسته به گونه مورد تماس باشد. برای مثال موش نمی تواند استفراغ کند یا ماده سمی را قبل از جذب خارج کند در صورتی که انسانها و سگ ها می توانند استفراغ کنند. این تفاوت سمیت انتخابی در میان جانوران مختلف دارای سودمندنیز می باشد. برای مثال ترکیبات حشره کش دارای سمیت انتخابی در حشرات هستند اما فاقد پاسخ مشابه در انسان می باشند. از تفاوتهای دیگر سمیت انتخابی ممکن است ناشی از تفاوت های آناتومیک یا فیزیولوژیکال باشد.

آنتی بیوتیک ها سم انتخابی برای میکروارگانیسم ها هستند در حالی که برای انسان واقعاً غیر سمی اند. سن در تعیین پاسخ نسبت به ماده سمی ممکن است مهم باشد. بعضی مواد شیمیایی سمیت بیشتری برای کودکان و افراد سالخورده نسبت به افراد جوان دارند. به طور مثال ترکیبات حشره کش برای حیوانات جوان سمی تر است. ترکیبات نیتروز آمین ها بیشتر برای جنین یا حیوانات جوانسرطان زا هستند. پاسخ سمی همچنین میتواند وابسته به جنس باشد. به طور مثال موش های نر ده برابر بیشتر از موش های ماده هستند نسبت به آسیب های کبدی ناشی از DDT حساسیت دارند. اما موش های ماده نسبت به اثرات سمی حشره کشها دو برابر حساس تر از موش های نر هستند.

توانایی جذب ماده شیمیائی نیز برای ایجاد سمیت سیستمیک، ضروری است. بعضی از مواد شیمیایی به آسانی جذب می شوند و بعضی دیگر بطور ناقص جذب می شوند. تقریباً اکثر الکل ها به آسانی جذب می شوند و در صورتی که واقعاً هیچ جذبی برای بیشتر پلی مرها وجود ندارد. سرعت و مقدار جذب ممکن است تحت تأثیر شکل مواد شیمیایی و شیوه مصرف باشد. برای مثال، اتانول یا الکل از راه گوارش براحتی جذب می شود اما جذب پوستی آن کم است.

جیوه آلی سریعا از راه گوارشی براحتی جذب می شود اما سولفات سرب معدنی اینطور نیست. متابولیسم، که به عنوان تبدیل زیستی شناخته می شود یک فاکتور مهم در تعیین سمیت است. متابولیت ها تولیدات متابولیسمی مواد می باشند. دو نوع متابولیسم برای مواد سمی وجود دارد: سمیت زدایی و فعال شدن زیستی (سمیت زائی). سمیت زدایی پروسه ای است که یک ماده سمی به یک ترکیب با سمیت کمتر تبدیل می شود. این پدیده یک مکانیسم دفاع طبیعی ارگانیسم است.  سمیت زدایی پروسه تبدیل ترکیبات قابل حل در چربی به ترکیبات قطبی است. فعال شدن زیستی پروسه ای است که یک ترکیب غیر سمی یا با سمیت اندک به ترکیب سمی و یا فرم فعال تر سمی تبدیل شود.

توزیع و انتشار سم ها و متابولیت های سمی در بدن در تعیین بافت هدف و همچنین شدت سمیت اهمیت دارد. عامل اصلی ورود و آسیب رساندن به سلول، میزان حلالیت در چربی است. اگر سم محلول در چربی باشد، به آسانی به غشا سلول نفوذ پیدا می کند. بیشتر سمها در بدن ذخیره می شوند. بافت چربی، کبد، کلیه و استخوان مهمترین محل ذخیره سم ها هستند. جریان خون راه اصلی انتشار سموم است. کلیه اولین ارگان ترشح کننده سموم و در ادامه دستگاه گوارش و شش ها می باشد. همچنین سموم ممکن است در عرق، اشک و شیر ترشح شوند.

در آسیب کلیوی (نارسایی کلیوی) عملکرد دفع سموم کندتر می شود و باعث افزایش قدرت سم می شود. حضور دیگر مواد شیمیایی ممکن است سمیت را کاهش دهد (آنتا گونیست) ، سمیت را زیاد کند (افزایش دهندگی)، یا افزایش دهد (سینرژیک) شود.