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 نحوه 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.

عهد باستان

اولین اطلاعات سم‌شناسی مربوط به انسان‌های اولیه است به گونه‌ای که به منظور 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 در مورد بعضی از سموم شناخته شده 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 به عنوان یک معیار به حساب می‌آمد اما هنوز هم آن را به عنوان یک ملاک خوب برای تقسیم‌بندی سموم می‌دانند. بقراط (حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد) بعضی از سموم و اصول سم‌شناسی را به منظور درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار داد. شاید شناخته شده‌ترین شخصی که از سموم به عنوان ماده‌ای برای به قتل رساندن افراد استفاده می‌کرد سقراط (۴۷۰–۳۹۹ قبل از میلاد) بود.

قرون وسطی

پیش از رنسانس دست نوشته‌هایی از میموندیس شامل توضیحاتی از اثرات درمانی سموم بدست آمده از حشرات، مارها و سگ‌های وحشی بدست آمده‌است. بقراط پیش از میموندیس در مورد تأخیر در جذب مواد سمی ناشی از خوردن شیر، کره، و سر شیر صحبت کرده بود. در اوایل رنسانس مواد سمی به عنوان یک عنصر کلیدی وارد عرصهٔ سیاست شدند. به گونه‌ای که از مواد سمی در مجامع سیاسی به منظور از بین بردن افراد با اهداف خاصی استفاده می‌شد. در این زمینه اطلاعاتی از فلوریدا و ونیز ایتالیا وجود دارد که استفاده از مواد سمی را در عرصه‌های سیاسی 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) بود. جملهٔ پاراسلوس در مورد مواد سمی پایه و اساس علم سم‌شناسی را بنا نهاد.
همهٔ مواد سمی هستند و هیچ چیز وجود ندارد که خاصیت سمی نداشته باشد تنها میزان دز است که باعث ایجاد تفاوت بین یک مادهٔ سمی و دارو می‌شود.
به وضوح مشخص است که رویکرد پاراسلوس باعث به وجود آمدن یک مکتب جدید در علم شد. پاراسلوس همچنین بنیان‌گذار چهار اصل مهم بود که هنوز هم مورد استناد است: آزمایش‌ها یکی از ضروریات در مورد پاسخ موجود زنده به یک مادهٔ شیمیایی است.
بایستی بین خصوصیات درمانی و سمی یک مادهٔ سمی همیشه تفاوت قائل شد.
بعضی از خواص مواد سمی قابل تشخیص نیستند مگر با تغییر میزان دز ماده سمی تنها ملاک برای طبقه‌بندی مواد شیمیایی اثرات سمی یا درمانی آن‌ها است.
اصول ارائه شده توسط پاراسلوس قاعده‌ای شد تا به وسیلهٔ آن مقدار مشخصی از داروها را برای درمان سفلیس تجویز کنند. با آغاز قرن نوزدهم انقلابی در صنعت و سیاست رویداد. مواد شیمیایی آلی به مقدار کمی در سال ۱۸۰۰ در سال‌های ۱۸۲۵ فسژن و گاز خردل تولید شد. این دو گاز شیمیایی در جنگ جهانی اول مورد استفاده قرار گرفت؛ و بعد از آن در جنگ ایران و عراق در قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۸۸۰ بیش از ۱۰٬۰۰۰ نوع ترکیب آلی ساخته شد. به منظور تعیین اثرات سمی بالقوه مواد شیمیایی تولید شده پایه و اساس علم سم‌شناسی بنا نهاده شد. استفاده روزافزون از مواد شیمایی و بروز اثرات آن باعث ایجاد مانعی در مقابل انقلاب صنعتی شد که به منظور جلوگیری از آن قوانین و مقرراتی برای آن در ابتدا در آلمان (۱۸۸۳) و بعد از آن در انگلستان (۱۸۹۷) و ایالات متحده (۱۹۱۰) وضع شد. آزمایش‌های سم‌شناسی باعث ایجاد رشد و بلوغ در تولید مواد شیمیایی آلی و همچنین رشد سریع صنعت در قرن نوزدهم شد.
مگیندی (۱۷۸۳–۱۸۸۵) اورفیلا (۱۷۸۷–۱۸۵۳) و برنارد (۱۸۱۳–۱۸۷۸) بنیان‌گذاران علم داروشناسی و آزمایش‌های درمانی در سم‌شناسی شغلی بودند.
اورفیلا که اصلیتی اسپانیایی داشت و در دانشگاه پاریس کار می‌کرد به عنوان 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 در مورد سم‌شناسی را منتشر کرد.

دوران مدرن

سم‌شناسی در طی قرن نوزدهم توسعه چشم‌گیری داشت. هموارسازی این رشد و توسعه را می‌توان ناشی از وقوع جنگ جهانی دوم دانست. در این دوران تولید داروها، حشره‌کش‌ها، مواد سمی جهش‌زا، الیاف مصنوعی و مواد شیمیایی صنعتی رو به افزایش نهاد. 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 دوران جنگ ایران و عراق، سم شناسی بالینی و مسمومیت با عوامل شیمیایی جنگی مورد توجه ویژه قرار گرفت. پزشک سم شناسی که از ابتدای بمباران شیمیایی علاوه بر درمان مجروحین به آموزش و پژوهش در این زمینه پرداخت، پروفسور مهدی بلالی مود بود.

سم‌شناسی تحلیلی

سم‌شناسی تحلیلی روش تشخیص، شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات خارجی در نمونه‌های بیولوژیک و محیط (بوسیله انتقال نمونهٔ محیطی به آزمایشگاه سم شناسی) است. روش تحلیلی برای تجزیه، تحلیل و ارزیابی طیف بسیار گسترده‌ای از ترکیبات شیمیایی از قبیل مواد شیمیایی صنعتی مختلف، آفت کش‌ها، مواد دارویی، مواد مخدر و مواد سمی طبیعی و.. کاربرد دارد.
سم‌شناسی تحلیلی می‌تواند در تشخیص، مدیریت، پیش آگهی و پیشگیری از مسمومیت کمک کند. آزمایشگاه سم شناسی تحلیلی می‌تواند طیف وسیعی از میزان تماس و استفاده از مواد شیمیایی را آنالیز نماید (مثل حوادث شیمیایی، نظارت بر دارو درمانی، تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی و نظارت بر مواد مخدر). همچنین در تعیین خواص فارماکوکینتیک و تاکسیکوکینتیک مواد دارویی یا اثر بخشی درمان جدید نقش دارد.

نگاه گذرا

متخصصین 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 به منظور بررسی مکانیسم اثرات مواد سمی و همچنین اثرات حاصل از آن‌ها بر روی سیستم عصبی٫ سیستم ایمنی و... صورت می‌گیرد. آزمایش‌ها در این زمینه اکثراً بر روی موجودات آزمایشگاهی صورت می‌گیرد. به این منظور متخصصین مقدار مشخصی از یک مادهٔ سمی را از طریق خوراکی٫ استنشاق یا پوستی وارد بدن موجود زنده می‌کنند و سپس به بررسی اثرات زیان‌آور ناشی از آن بر روی بدن موجود زنده می‌پردازند و از این طریق 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 تعداد ۳۴۶٫۰۰۰ نفر در سراسر جهان از مسمومیت عمدی جان خود را از دست داده‌اند. از این مرگ‌ها، ۹۱٪ در کشورهای با درآمد کم و متوسط رخ داده است. در همان سال، مسمومیت ناخواسته باعث از دست دادن بیش از ۷٫۴ میلیون سال از سال‌های زندگی سالم (بار بیماری یا  DALYs ) شده‌است.

داروی نالوکسان

مصرف در دوران 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، بی اشتهایی، تغییرات فشار خون
توجهات:این دارو اغلب در مراکز اورژانس و بیمارستانی تزریق می‌شود.

دیازپام

عوارض جانبی از نظر سم‌شناسی دارویی:
خواب آلودگی روز بعد ازمصرف، گیجی و آتاکسی (به‌خصوص درافراد 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 بینائی، تغییردر میل جنسی، احتباس ادرار، افت قوای ذهنی؛ خواب آلودگی شدید؛ تکلم نامفهوم؛ ضربان قلب کند؛ تنگی نفس؛ عدم تعادل؛ بثورات جلدی؛ گلودرد؛ تب؛ لرز؛ کبودی یا خون‌ریزی غیرعادی؛ زخم‌های دهانی؛ زردی پوست یا چشمان؛ از دست رفتن حافظه؛ بی خوابی؛ اضطراب؛ یا تحریک پذیری.
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 نگه دارنده‌ها

سرب

سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه‌ها) و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود.
میزان حداقل ۵ میکرو گرم سرب در هر دسی لیتر خون کودکان سبب اثرات سوء بر بهره هوشی خواهد شد و این اثرات با افزایش تماس با سرب و افزایش غلظت خونی سرب، افزایش خواهد یافت. تماس با سرب در کودکان می‌تواند منجر به اختلال تمرکز و پرخاشگری شود.

علائم مسمومیت با سرب

دل درد و قولنج شدید شکمی، یبوست، درد مفاصل زانوها، مچ و آرنج، کمر، شانه، سردرد، خستگی، بی قراری و بی اشتهایی
مسمومیت حاد: بی اشتهایی، تحریک پذیری، استفراغ، انسفالوپاتی حاد و آتاکسی، استفراغ مقاوم، لتارژی، تشنج و اغما
مسمومیت مزمن: تورم لثه با خطوط آبی روی لثه‌ها، احساس طعم فلزی در دهان، ترومبوز عروق مغزی و انسفالوپاتی ناشی از آن، کاهش قدرت یادگیری و حافظه، هوش پایین، اختلالات رفتاری، لرزش، قولنج روده‌ای، درد عضلانی، افزایش فشار خون، کم خونی، کاهش تعداد اسپرم و ناباروری.
هر سال تماس با سرب در کودکان منجر به افزایش تقریبی ۶۰۰۰۰۰ مورد ناتوانی مغزی جدید در جهان می‌گردد.
در منازل قدیمی که چهل سال یا بیشتر از ساخت آن می‌گذرد، رنگ‌های استفاده شده و پوسته شده در دیوارها و چارچوب‌ها و لوله‌های آب، اصلی‌ترین منبع مسمومیت با سرب می‌باشد.
کودکان زیر ۵ سال و زنان باردار دو گروه اصلی در معرض خطر در اثر تماس با سرب هستند.
از سوختن هر لیتر بنزین سرب دار 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 ساکنین شهرها بیشتر از حاشیه شهرها و بیشتر از روستاها است.
کودکان نسبت به صدمات ناشی از سمیت عصبی مسمومیت با سرب بسیار حساس هستند و گاهی اوقات صدمات عصبی ناشی از سرب در کودکان برگشت‌ناپذیر است.
به منظور 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 از تریاک تقلیب شده با سرب استفاده نموده‌اند به دلیل مسمومیت با سرب مشاهده شده‌است.
تماس با مقادیر بالای سرب در زنان باردار می‌تواند منجر به سقط جنین، مرده زایی، زایمان زودرس و تولد نوزاد کم وزن و حتی ناقص شود.

موارد مهم استفاده از سرب کجاست؟

ساخت لوله و مخازن آب، تهیه پوشش سقف‌ها، حلبی، مفتول، روکش کابل برق رسانی، مهمات و اسلحه سازی، شیشه سازی، پلاستیک سازی، باتری سازی، لاستیک سازی، آلیاژهای فلزی، رنگ سازی، کبریت سازی، صنایع شیمیایی، اتاقک سربی، منابع تبخیر، آفت کش‌ها، سوخت اتومبیل و 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 سرب دار
منابع شغلی : کار در باتری‌سازی، جوشکاری، لحیم کاری، تراشکاری، لوله بری، ریخته گری، کوزه‌گری، رنگ سازی، نقاشی، جواهر سازی، صنایع نظامی، چاپخانه، پمپ بنزین
منابع غیر شغلی: استفاده از ظروف سربی، شراب خانگی، داروهای گیاهی حاوی سرب، مواد آرایشی حاوی سرب، استفاده از ظروف شیشه‌ای کریستال حاوی سرب در مصارف روزمره خانگی، ظروف سرامیک با لعاب سربی (لعاب آبی رنگ)، 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 کودکان و بهره هوشی کودک بروز می‌نماید.

ترکیبات اورگانوفسفره

منشأ اصلی این سموم اسید فسفریک است. عناصر تشکیل دهنده حشره‌کش‌های این دسته، عبارت هستند 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 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 یا ... 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 حشره کش است، ولی اگر از نظر دهندگی و کشندگی الکترون، از دو ماهیت متفاوت باشند، در این صورت ترکیب یک گاز جنگی است. گروه‌های الکیل دهنده الکترون و گروه‌های الکوکسی کشنده الکترون هستند؛ بنابراین با یک نگاه 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 شده هستند.
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 کوتاه مدت مشاهده شده‌است. تماس از راه دستگاه گوارش، نمی‌تواند در بهداشت حرفه‌ای مطرح شود، اما گاهی ممکن است ماده سمی به علت رعایت نکردن اصول بهداشتی، به هنگام سم پاشی یا تولید خورده شود و از این راه مسمومیت ایجاد کند.

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 باز می‌دارند. این ترکیب با اغلب این سموم برگشت‌پذیر بوده و در اثر درمان‌های مناسب، سموم مزبور از آنزیم‌ها جدا شده و آن‌ها را در حالیکه قادر به انجام فعالیت فیزیولوژیک خود هستند آزاد می‌گذارند. البته سرعت ترکیب شدن آن‌ها و ثبات ترکیب حاصل با نوع سم آلی فسفره رابطه دارد. کلین استرازها که عمل فیزیولوژیک آن‌ها بی‌اثر کردن استیل کلین در بدن می‌باشد 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. به نظر می‌آید که 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.
کلین استرازها که از دسته موکوپروتیدها و شبیه آلفاگلبولین‌ها می‌باشد در نسج‌ها درست شده و در سرم خون می‌ریزند. 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. کلین استرازها که در مجاورت سطح سلولی و رشته‌های عصبی قرار دارند عمل فیزیولوژیک خود یعنی خنثی کردن اثر استیل کلین را با هیدرولیز کردن آن و 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 به دست 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 خون‌ای در 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 فر این دستگاه، در سیناپس‌های پیش عقده‌ای سمپاتیک و دستگاه عصبی مرکزی نیز فعالیت دارد.
به‌طور کلی سموم آلی فسفره، کلین استرازهای بدن را از فعالیت باز می‌دارند و در نتیجه استیل کلین هیدرولیز نشده و در بدن تجمع پیدا می‌کند و مسمومیت حاصل در حقیقت نتیجه تأثیر استیل کلین جمع شده در بدن به مقدار زیاد و خارج از حد فیزیولوژیک آن می‌باشد.
مهار کولین استراز توسط ترکیبات ارگانوفسفره، باعث تشکیل استیل کولین و متعاقباً تحریک شدید اعصاب می‌گردد. واکنش مهار کولین استراز، بسته به نوع ترکیب ارگانوفسفره ممکن است برگشت‌پذیر یا غیرقابل برگشت باشد. تفاوت نوع استیل کولین استراز در بافت‌های مختلف بدن مانند پلاسما و اعصاب موجب تفاوت در شیوه مهار آن‌ها توسط ترکیبات ارگانوفسفره می‌گردد. 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 خو را با جایگاه فعال آنزیم حفظ نموده و کمپلکس به دست آمده، در صورت هیدرولیز شدن، به آهستگی هیدرولیز می‌گردد. اما چنانچه ترکیبات ارگانوفسفره باعث مهار غیرقابل بازگشت آنزیم‌ها گردند، 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 می‌پذیرد اما در پستانداران مسیر هیدرولیز ارجح تر از مسیر متابولیسم بوده و موجب دفع سریع دی اسید از بدن می‌گردد. تفاوت مسیر واکنش در حشرات و پستانداران اساس مسمومیت انتخابی به‌شمار می‌آید.

انواع سموم فسفره آلی

از میان انواع مختلف سموم فسفره آلی چون 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) و... در اینجا به بیان کوتاهی از برخی از آن‌ها پرداخته می‌شود:
مالاتیون
حشره‌کشی مایع، روغنی و به رنگ زرد تا قهوه‌ای تیره است. دارای کمترین سمیت در میان جدا شودهای آلی فسفره است و به عنوان آفت کش طیفه 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 میلی گرم در متر مکعب است.
پاراتیون مایعی است به رنگ زرد قهوه‌ای که در آب تقریباً غیر محلول و در اغلب 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 می‌باشد و چون تاکنون حشرات و کرم‌هایی که برای دفع آن‌ها از این سموم استفاده می‌کنند 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 اسامی فسفرنو Fosferno و فولیدول Folidol و مورفوس Morpjhis و تویوفوس Thiophos و سولفوس Sulphos و غیره نیز مشهور است. اراتیون جزء گروه ارگانوفسفره‌هایی است که از نظر L.D.50 در گروه پایین‌تر از mg/kg50 قرار دارند فوق‌العاده سمی و حداکثر مجاز آن mg/m3 1/۰ بوده، 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 میلی گرم در متر مکعب است.
مسمومیت با پاراتیون معمولاً نزد کارگران تهیه‌کننده سموم در کارخانه‌ها، کارگران سم پاشی و مصرف کنندگان مواد سم پاشی شده 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 به علت عدم اطلاع صحیح از چگونگی مصرف و سمیت آن و کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خورند در معرض خطر قرار دارند. مسمومیت ممکن است به علت نفوذ سم از راه پوست یا از راه تنفس نزد کارگران و از راه دستگاه گوارش نزد کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خوراند تولید شود. در هر حال سم وارد شدن در بدن از راه خون به دستگاه عصبی رسیده و علایم مسمومیت را به وجود می‌آورد.
به‌طور کلی پاراتیون از هر راهی که وارد بدن شود بسته به غلظت سم وارده می‌تواند عوارضی چون سریع شدن تنفس، سرگیجه کند شدن نبض، سردرد، درد سینه و شکم، اسهال و عرق فراوان، تنگ شدن مردمک چشم و بی حرکتی، تشنج خفیف به شکل تکان‌های عضلانی، اختلالات بینایی، اغما و حتی مرگ به دنبال داشته باشد.
پارا آکسون، صد هزار برابر قویتر از پاراتیون است. در بدن حشره، گوگرد سریعاً با اکسیژن تعویض می‌شود، ولی در انسان برای این تعویض زمان زیادی لازم است از این رو به جای پارااکسون برای مبارزه با حشرات از پاراتیون استفاده می‌شود.
اخیراً مصرف حشره کش‌های اورگانوکلرین به دلیل پایداری و ترس از اثرات دراز مدت آت‌ها کاهش یافته‌است. عدم مصرف د. د. ت بیشتر به دلیل بازتاب محیطی آن بر حیات وحش بود تا سمیت ظاهراً ناچیز آن بر انسان. ترکیبات اورگانوفسفره که جایگزین حشره کش‌های اورگانو کلرین گردیدند، گرچه دارای پایداری کمتری بودند، اما میزان سمیت آن‌ها در پستانداران بیشتر و شاید ۱۰۰ برابر ترکیبات اورگانوکلرین بود. به عنوان مثال ترکیبات اورگانوفسفره علت اصلی مسمومیت کارگران کشاورز در کالیفرنیا می‌باشد.
امروزه ترکیبات اورگانوفسفره بسیاری با نحوه عملکرد یکسان و سم زایی مشابه وجود دارند که به عنوان حشره کش به کار می‌روند. همان‌طور که قبلاً اشاره شد، ترکیبات ارگانوفسفره سمی تر هستند و بیشتر از آفت کش‌های نوع ارگانوکلرین باعث بیماری یا مرگ انسان‌ها می‌شوند. پاراتیون که اولین بار در سال ۱۹۴۴ ساخته شد، یکی از پر مصرف‌ترین حشره کش‌های ارگانوفسفره بود که برخی از مهم‌ترین مسمومیت‌های گروهی به ثبت رسیده (جدول شماره ۱) و احتمالاً بسیاری از مسمومیت‌های 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 حشره کشها، مالاتیون است، که به دلیل تفاوت شیوه متابولیسم آن در حشرات و پستانداران، دارای دامنه تأثیر محدودتری نسبت به پاراتیون می‌باشد. اما 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 در کشاورزی برای دفع حشرات، همچنین کرم‌ها از آن استفاده می‌شود. بعضی از آن‌ها مانند پاراتیون از راه تماس و برخی مانند دمتون از راه داخلی (خوراکی) اثر سمی خود را اعمال می‌کنند. از حشره‌کش‌های فسفردار آلی برای سم پاشی درختان میوه، گیاهان تزئینی و چمن، مزارع کشت پنبه، حتی از بین بردن پشه و مگس و پارازیت‌های حیوانات و پرندگان نیز استفاده می‌کنند.
متأسفانه این مواد روی انسان اثر سمی شدیدی دارند و در اوایل مصرف آن‌ها که هنوز تدابیر حفاظتی کافی به کار نمی‌رفت موارد مسمومیت زیادی دیده شده‌است. این سموم نه تنها ممکن است از راه خوراکی وارد بدم 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 قارچ کشی طیف گسترده است. خالص آن، مایعی روغنی و بی‌رنگ است. یکی از کاربردهای آن، کنترل سوسک‌ها و به ویژه گونه‌هایی است که به حشره‌کش‌های کلره مقاوم هستند. در کشاورزی نیز مصرف دارد. TLV - TWA دیازینون در هوا، برابر با ۰۱/۰ میلی گرم 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 بی نظیری در مقایسه با درات بزرگتر هستند. سم‌شناسی نانو ذرات یک شاخه از زیست نانو فناوری است که در ارتباط با مطالعه و کاربرد سمیت نانو مواداست. این مواد اگرچه هنگامیکه از مواد خنثی مانند طلا ساخته شده باشند در مقیاس نانو متر بسیار فعال هستند. مطالعه سمشناسی بر آن است تا مشخص کند چگونه و تا چه میزان این خواص تهدیدی برای محیط زیست و دیگران هستند

تاریخچه سم‌شناسی نانوذرات

در سال ۲۰۰۴، دونالدسون و همکارانش نظریه جدیدی را به دنیای سم شناسی معرفی کردند: ذرات در اندازه نانو، رفتارشان نسبت به ذرات مشابه دانه درشت تر به حدی متفاوت است که زیرگروه جدیدی از علم سم‌شناسی را باید به بررسی آن‌ها اختصاص داد . ایشان نام این زیرگروه را سم‌شناسی نانو مواد گذاشتند. این عبارت در سال بعد در پژوهش‌های اوبردورستر و همکاران در مقاله‌ای به عنوان «سم‌شناسی نانومواد؛ علمی نوظهور در نتیجه بررسی ذرات ریز» از حمایت بیشتری برخوردار شد. از زمان انتشار نخستین مقاله دونالدسون و همکارانش، سم شناسی نانومواد به عنوان زمینه‌ای پژوهشی جایگاه ویژه خود را کسب کرده‌است.
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 نظام مند اپرهای اندازه ذره را در محدوده مقیاس نانومتر (در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانو متر) روی بهداشت و سلامت افراد آغاز کردند. زمان زیادی پس از کشف نانو لوله‌های کربنی طول نکشید تا 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 مسئول برخی از بیماری‌ها و پیامدهای مشاهده شده هستند.
در سال ۲۰۰۴ انجمن سلطنتی و آکادمی سلطنتی مهندسی انگلستان گزارشی بسیار اثرگذار بر پیشرفت‌های آینده دربارهٔ فرصت‌ها و عدم اطمینان به زمینه‌های کاربردی فناوری نانو منتشر کردند . نگرانی اساسی ای که در این گزارش مطرح شده بود، مسئله نبود سندی دربارهٔ خطرهای نانوذرات م نانولوله‌ها برای سلامتی و بهداشت افراد بود که موجب ایجاد عدم اطمینان فراوانی نسبت به این فناوری شده‌است.
فناوری نانو وابسته به استفاده و کاربرد ویژگی‌های وابسته به اندازه مواد در مقیاس نانومتر است که این ویژگی‌ها در برخی موارد شامل نمایان شدن اثرهای کوانتومی مخصوص نانوذرات است.
نانوذرات می‌توانند رفتار بیولوژیکی بی نظیری از خود نشان دهند و حتی در زمانی که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نسبت به ذرات مشابه درشت تر بی تغییر 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 درشت دانه تر نفوذ ناپذیر هستند. بررسی‌های انجام شده که بیانگر توانمندیی و توانایی نانوذرات در عبور از عصب بویایی و رسیدن به مغر جوندگان هستند مثال بی نظیری از رفتارهای بر پایه اندازه ذره است که پیش از این برای ذرات دانه درشت تر مشاهده نشده بود. اما با در نظر گرفتن این فرض که بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی در مقیاس نانو رخ می‌دهند، فرصت‌های بیشمار دیگری برای نانوذرات مهندسی شده با اندازه دقیق وجود دارد تا با عملکردهای طبیعی بیولوژیکی تداخل کنند.