พิษวิทยาและอาชีวเวชศาสตร์

พิษวิทยาและอาชีวเวชศาสตร์พิษวิทยาและอาชีวเวชศาสตร์ (Toxicology and Occupational Medicine)

หน่วยที่ 1 หลักการทางพิษวิทยา • ตอนที่ 1.1 ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับพิษวิทยา วัตถุประสงค์ 1.อธิบายประวัติของพิษวิทยาได้ 2.อธิบายความหมายและความสำคัญของพิษวิทยาได้

เรื่องที่ 1.1.1 ประวัติพิษวิทยา • สมัยเก่า • ฮิปโปเครติส ศึกษาการเกิดพิษจากสารพิษและเขียนหลักการทางพิษวิทยาสมัยเก่าที่เกี่ยวข้องกับการดูดซึมสารพิษเพื่อช่วยในการรักษาและลดการรับสารพิษเข้าสู่ร่างกาย • ดิโอสคอริเดส แบ่งสารพิษออกเป็นชนิดต่างๆตามลักษณะของสารพิษและกล่าวถึงการทำลายความเป็นพิษของสารพิษ

สมัยใหม่ • ออร์ฟิลา - บิดาของวิชาพิษวิทยา - ผู้ให้คำจำกัดความของพิษวิทยา - จำแนกพิษวิทยาออกเป็นแขนงวิชาหนึ่ง - ทดลองการเกิดพิษในสัตว์ทดลองโดยเฉพาะสุนัข • เคลาด์ เบอร์นาร์ด - ค้นพบกลไกการออกฤทธิ์ของยางน่อง - ค้นพบบริเวณที่สารออกฤทธิ์ในร่างกาย

สมัยกลาง • แคทเทอรีน เดอเมดิซี - ใช้นักโทษเป็นผู้ถูกทดลอง - ศึกษาเกี่ยวกับความเร็วในการตอบสนอง - ความสามารถในการออกฤทธิ์ของสารพิษ - การศึกษาพิษวิทยาเชิงทดลอง • มอสเบนไมนอน - หนังสือยาพิษและยาแก้พิษ • พาราเซลซัส - วางรากฐานเกี่ยวกับการศึกษาทางพิษวิทยา

เรื่องที่ 1.1.2 ความหมายและความสำคัญของพิษวิทยา • ความหมายของพิษวิทยา 1.สิ่งที่ทำให้เกิดพิษ (Toxic agent) 2.กลไกการเกิดพิษ (Mechanism of toxicity) 3.การเกิดพิษ (Toxicity)

พิษวิทยา เป็นวิชาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาผลของสารพิษหรือสิ่งที่ทำให้เกิดพิษซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยาและสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต หรือเป็นการศึกษาถึงผลเสียของสารพิษหรือสิ่งที่ทำให้เกิดพิษที่มีต่อสิ่งมีชีวิต

ความสำคัญของพิษวิทยา • ด้านสุขภาพ - สร้างเสริมสุขภาพ การป้องกันโรคและการควบคุมโรค การรักษาพยาบาล และการฟื้นฟูสุขภาพ • ด้านสิ่งแวดล้อม - อธิบายความเป็นพิษที่เกิดขึ้นและนำไปสู่การป้องกัน รักษาและปรับปรุงสภาวะแวดล้อมให้มีระบบนิเวศที่เหมาะสม

ด้านอุตสาหกรรม - ศึกษาและวิจัยเพื่อป้องกัน ควบคุมและแก้ไขปัญหาความเป็นพิษของสารเคมี • ด้านเกษตรกรรม - พิษวิทยาทางโภชนาการ • ด้านการควบคุมความปลอดภัย - พิษวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการควบคุม

ตอนที่ 1.2 กระบวนการเปลี่ยนแปลงของสารพิษในร่างกาย • วัตถุประสงค์ 1.อธิบายการดูดซึมสารพิษเข้าสู่ร่างกายได้ 2.อธิบายการกระจายของสารพิษในร่างกายได้ 3.อธิบายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารพิษในร่างกายได้ 4.อธิบายการกำจัดสารพิษออกจากร่างกายได้

เรื่องที่ 1.2.1 การดูดซึมสารพิษเข้าสู่ร่างกาย • สารพิษที่เข้าสู่ร่างกาย 3 ทางใหญ่ๆคือ 1.ผิวหนัง 2.การหายใจผ่านปอด 3.การกินผ่านทางเดินอาหาร

การดูดซึมสารพิษผ่านเยื่อหุ้มเซลล์การดูดซึมสารพิษผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ • การเคลื่อนที่แบบธรรมดา ( Passive diffusion) - เป็นการเคลื่อนที่ของสารพิษจากด้านที่มี ความเข้มข้นสูงไปสู่ด้านที่มีความเข้มข้นต่ำ โดยไม่ต้องใช้พลังงาน • การเคลื่อนที่แบบแอกทีฟ (Active transport) - เป็นการเคลื่อนที่ของสารพิษจากด้านที่มี ความเข้มข้นต่ำไปสู่ด้านที่มีความเข้มข้นสูง โดยการจับกับตัวพาและใช้พลังงานด้วย

1.1 การแพร่กระจายแบบธรรมดา (Simple diffusion) - เป็นการแพร่กระจายของสารพิษที่มีโมเลกุลเล็กผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทางรูพรุน - สารพิษที่ละลายในไขมันได้ดีจะเคลื่อนที่ผ่านองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นไขมัน - สารที่ไม่แตกตัวเป็นประจุสามารถละลายได้ดีในไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์ 1.2 การแพร่กระจายแบบใช้ตัวพา (Facillitated diffusion) - คล้ายกับการแพร่กระจายแบบธรรมดาแต่ต้องมีตัวพาอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์

ปัจจัยที่มีผลต่อการดูดซึมสารพิษปัจจัยที่มีผลต่อการดูดซึมสารพิษ • สภาพทางกายภาพและเคมีของสารพิษ • ความสามารถในการละลาย • สภาวะแวดล้อมที่ตำแหน่งที่จะมีการดูดซึม • ความเข้มข้นของสารพิษในบริเวณที่มีการดูดซึม • การไหลเวียนของกระแสโลหิตในตำแหน่งที่มีการดูดซึม • พื้นที่ในการดูดซึม

การดูดซึมสารพิษผ่านส่วนต่างๆของร่างกายการดูดซึมสารพิษผ่านส่วนต่างๆของร่างกาย • การดูดซึมของสารพิษผ่านระบบทางเดินอาหาร - สารพิษที่จะถูกดูดซึมได้ในทางเดินอาหารต้องเป็นสารที่ละลายได้ดีในไขมันและไม่มีประจุ • การดูดซึมของสารพิษผ่านทางระบบทางเดินหายใจ - >10 ไมครอน  ช่องผ่านของอากาศในจมูก และปาก - <10 ไมครอน  ส่วนต่อระหว่างหลอดลมใหญ่ และหลอดลมเล็กของปอด - <1 ไมครอน  ถุงลม

3. การดูดซึมของสารพิษผ่านทางผิวหนัง - สารพิษที่ละลายได้ดีในไขมันจะสามารถซึมผ่านผิวหนังเข้าไปในร่างกายและทำให้เกิดความเป็นพิษได้ • การดูดซึมของสารพิษผ่านทางอื่นๆ - ตา เยื่อบุต่างๆ รก • การดูดซึมของสารพิษผ่านช่องทางพิเศษที่เข้าสู่ร่างกาย - ช่องท้อง ใต้ผิวหนัง กล้ามเนื้อ หลอดเลือดดำ

เรื่องที่ 1.2.2 การกระจายของสารพิษในร่างกาย • สารพิษที่มีความสามารถในการจับเกาะกับโปรตีนในพลาสมาได้ดีจะอยู่ในเลือดและไม่สามารถผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อ ทำให้มีปริมาตรของการกระจายในร่างกาย (Volume of distribution: Vd) น้อยมาก สารพิษที่สามารถละลายเข้าไปอยู่ในเซลล์ของเนื้อเยื่อได้จะมีปริมาตรของการกระจายในร่างกายมาก แสดงว่า สารนั้นมีการขับออกจากร่างกายได้ช้า • สารพิษส่วนใหญ่จะจับกับอัลบูมิน ทำให้ไม่สามารถผ่านผนังหลอดเลือดฝอยได้ทำให้มีผลน้อยต่ออวัยวะจำเพาะ

เรื่องที่ 1.2.3 การเปลี่ยนแปลง โครงสร้างของสารพิษในร่างกาย • ขั้นตอนที่ 1 • กลไกการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสารพิษที่ใช้เอนไซม์ในไซโตพลาสซึม และไมโตคอนเดรีย • กลไกการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสารพิษที่ใช้เอนไซม์ในไมโครโซม - ไมโครโซม เป็นส่วนของเซลล์ที่เรียกว่า เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมส่วนเรียบ

ขั้นตอนที่ 2 - สารพิษที่ยังไม่ถูกเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือเปลี่ยนแปลงโครงสร้างไปแล้วแล้วจะจับตัวกับสารที่มีอยู่ภายในเซลล์จนได้สารที่มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีขึ้นเพื่อง่ายต่อการขับออกจากร่างกาย เรียกว่า เกิดกระบวนการจับตัว(Conjugation)

เรื่องที่ 1.2.4 การกำจัดสารพิษออกจากร่างกาย • การขับสารพิษออกทางปัสสาวะ - ไต • การขับสารพิษออกทางน้ำดี - ตับ 3) การขับสารพิษออกทางปอด 4) การขับสารพิษออกทางระบบทางเดินอาหาร 5) การขับสารพิษออกทางน้ำนม

ตอนที่ 1.3 ลักษณะการเกิดพิษ การตอบสนองของร่างกายต่อสารพิษและปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสารพิษในร่างกาย • วัตถุประสงค์ 1.อธิบายลักษณะการเกิดพิษ ในร่างกายได้ 2.อธิบายการตอบสนองของร่างกายต่อสารพิษได้ 3. ระบุปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสารพิษในร่างกาย

เรื่องที่ 1.3.1 ลักษณะการเกิดพิษ • การได้รับสารพิษ • การได้รับสารพิษแบบเฉียบพลัน(Acute exposure) - <24 ชม. • การได้รับสารพิษกึ่งเฉียบพลัน(Subacute exposure) - ติดต่อกันเป็นเวลา 1 เดือน • การได้รับสารพิษแบบกึ่งเรื้อรัง(Subchronic exposure) - ติดต่อกันเป็นเวลา1- 3เดือน • การได้รับสารพิษแบบเรื้อรัง (Chronic exposure) - ติดต่อกันเกิน 3 เดือนขึ้นไป

การเกิดพิษในร่างกาย • การเกิดแบบเฉียบพลัน(Acute toxicity) • การเกิดพิษแบบกึ่งเรื้อรัง(Subchronic toxicity) • การเกิดพิษแบบเรื้อรัง(Chronic toxicity) • การก่อมะเร็งที่อวัยวะภายในร่างกาย • การก่อกลายพันธุ์หรือผ่าเหล่าของเซลล์ • การผิดปกติในอวัยวะของเด็กที่เกิดออกมาหรือการเกิดลูกวิรูป • การผิดปกติในระบบภูมิคุ้มกัน

ลักษณะการทำอันตรายหรือการออกฤทธิ์ ลักษณะการทำอันตรายหรือการออกฤทธิ์ • การทำอันตรายเฉพาะที่หรือการออกฤทธิ์เฉพาะแห่ง • การออกฤทธิ์ทั่วร่างกาย

เรื่องที่ 1.3.2 การตอบสนองของ ร่างกายต่อสารพิษ • การตอบสนองแบบผลรวมของการเกิดพิษของสารพิษแต่ละชนิด • การตอบสนองแบบเสริมฤทธิ์กัน • การตอบสนองแบบเพิ่งศักยภาพในการออกฤทธิ์ • การตอบสนองแบบยับยั้งการเกิดพิษ

เรื่องที่ 1.3.3 ปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลง ของสารพิษในร่างกาย • ตัวสารเคมีเอง • ช่องทางที่ได้รับสารพิษ • ตำแหน่งที่ได้รับสารพิษ • ขนาดที่ได้รับสารพิษ • ปริมาตรและความเข้มข้นของสารพิษ • ความถี่ของการได้รับสารพิษ

7) การเป็นพิษแบบช้า 8) ช่วงเวลาและฤดูกาลที่ได้รับสารพิษ 9) การแพ้สาร 10) คนหรือสัตว์ที่ได้รับสารพิษ 11) สิ่งแวดล้อม 12) การได้รับสารพิษหลายชนิด

ตอนที่ 4 หลักการทดสอบสารพิษ • วัตถุประสงค์ 1.อธิบายหลักการทดสอบสารพิษเฉียบพลัน พิษกึ่งเรื้อรัง และพิษเรื้อรังได้ 2.อธิบายหลักการทดสอบการก่อมะเร็ง การทดสอบการก่อกลายพันธุ์ การทดสอบการก่อลูกวิรูป การทดสอบผลต่อการสืบพันธุ์ และการทดสอบเมตาบอลิซึมได้

เรื่องที่ 1.4.1 การทดสอบสารพิษเฉียบพลัน พิษ กึ่งเรื้อรัง และพิษเรื้อรัง • การทดสอบความเป็นพิษเฉียบพลัน - LD50(Lethal Dose 50) ตัวเลขน้อยมีพิษมาก • การทดสอบความเป็นพิษกึ่งเรื้อรัง - 90 วัน สัตว์กัดแทะ - 6 เดือน สัตว์เลือดอุ่น • การทดสอบความเป็นพิษเรื้อรัง - 3 เดือน  สัตว์กัดแทะ - 1-2 ปี  สัตว์ไม่กัดแทะ

เรื่องที่ 1.4.2 การทดสอบการก่อมะเร็ง การทดสอบ การก่อกลายพันธุ์ การทดสอบการก่อลูกวิรูป การทดสอบผลต่อการสืบพันธุ์และการทดสอบเมตาบอลิซึม • การทดสอบการก่อมะเร็ง หลักการจัดลำดับความสำคัญของสารพิษ - สารพิษนั้นต้องถูกทดสอบก่อนการใช้ในคน - สารพิษที่กำลังถูกใช้ในการรักษาผู้ป่วย ทารก หญิงมีครรภ์ แม่ลูกอ่อน - สารพิษที่ถูกตัดสินให้มีการจำหน่ายแจกจ่ายในท้องตลาด - สารพิษที่กำลังจะถูกจำหน่ายในท้องตลาด

การทดสอบการก่อกลายพันธุ์การทดสอบการก่อกลายพันธุ์ • การเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียบนจานเลี้ยงเชื้อ • การทดสอบในแมลงที่นิยมใช้คือ แมลงหวี่ • การทดสอบในสัตว์เลือดอุ่นที่นิยมใช้คือ หนูถีบจักร • การทดสอบการก่อลูกวิรูป -การทดสอบความเป็นพิษของสารพิษที่ก่อให้เกิดความพิการของสัตว์ทดลองอย่างน้อย 2 ชนิดซึ่งเป็นสัตว์เลือดอุ่น • การทดสอบผลต่อการสืบพันธุ์ -สัตว์เลือดอุ่นอย่างน้อย 1 ชนิดใน 2 ชนิด • การทดสอบเมตาบอลิซึม -คาร์บอน 14

หน่วยที่ 2 หลักการเบื้องต้นของกลไกการเกิดพิษ • ตอนที่ 2.1 กลไกการเกิดพิษ วัตถุประสงค์ 1.อธิบายการเกิดพิษที่เซลล์ได้ 2.อธิบายการเกิดพิษที่อวัยวะและระบบของร่างกายที่สำคัญได้

เรื่องที่ 2.1.1 การเกิดพิษที่เซลล์ • เซลล์และองค์ประกอบของเซลล์ • เยื่อหุ้มเซลล์ (Plasma membrane)

ผนังเซลล์ (Cell wall) - พบเฉพาะในเซลล์พืช • นิวเคลียส (Nucleus) - ควบคุมการทำงานที่เกี่ยวกับการแบ่งเซลล์ และการสืบพันธุ์ของเซลล์โดยใช้โครโมโซมควบคุมการทำงานต่างๆ

ไซโตพลาสซึม (Cytoplasm) • เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (Endoplasmic Reticulum: ER) - RER มีไรโบโซมมาเกาะทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนและลำเลียงสารไปสู่ส่วนต่างๆของเซลล์ ผ่านกอลไจบอดี - SER ไม่มีไรโบโซมมาเกาะ พบมากในเซลล์ที่มีการกำจัดสารพิษ • ไรโบโซม (Ribosome)

กอลไจบอดี (Golgi body) -สร้างคาร์โบไฮเดรต และขับสารประกอบ

ไมโตคอนเดรีย (Mitochondria) -พบเฉพาะในเซลล์ยูคาริโอต -สร้างสารที่ให้พลังงานสูงในเซลล์คือ ATP -เยื่อหุ้มด้านนอกสร้างฟอสโฟลิพิด • พลาสติด (Plastids) -พบเฉพาะในเซลล์พืชและสาหร่าย -คล้ายไมโตคอนเดรีย • ไลโซโซม (Lysosome) -ย่อยสลาย

เพอรอกซิโซม (Peroxisome) -มีเอนไซม์ที่ทำลายสารประกอบของไนโตรเจนและสารอื่นที่เป็นอันตรายต่อเซลล์ • ไซโตสเกเลตัน (Cytoskeleton) -รักษารูปร่างของเซลล์ และตรึงออแกแนลล์ต่างๆ -ประกอบด้วยเส้นใย 3 ชนิด 1.แอกตินฟิลาเมนต์ 2.อินเตอร์มีเดียตฟิลาเมนต์ 3.ไมโครทูบูล

ซิเลีย (Cilia) และแฟลกเจลลา (Flagella) -ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว • เซนตริโอล (Centriole) -พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ -ช่วยการเรียงตัวของไมโครทิวบูล -ควบคุมการเคลื่อนที่ของโครโมโซมขณะที่เซลล์แบ่งตัว • แวคคิวโอล (Vacuole) -พบในเซลล์พืช -ทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของสาร

แวคคิวโอล (Vacuole) -พบในเซลล์พืช -ทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของสาร • เวสิเคิล (Vesicle) -พบในเซลล์ยูคาริโอต -ขนส่งสารทั้งภายในเซลล์และเข้า-ออกจากเซลล์

ลักษณะการออกฤทธิ์ของสารพิษลักษณะการออกฤทธิ์ของสารพิษ • สารพิษที่สามารถออกฤทธิ์ได้ด้วยตนเอง 2. สารพิษที่สามารถออกฤทธิ์ได้ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง แบ่งได้ 2 ลักษณะ 2.1 ลักษณะโครงสร้างใหม่อิเล็กโทรไฟล์ 2.2 ลักษณะโครงสร้างใหม่อนุมูลอิสระ - อนุมูลอิสระออกซิเจน • Inflammation - อนุมูลอิสระจากสารพิษ

การเกิดพิษที่เยื่อหุ้มเซลล์ การเกิดพิษที่เยื่อหุ้มเซลล์ • การทำลายส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัว -Na+,Ca2+เข้าเซลล์ การบวมน้ำ -ยับยั้งการทำงานของไมโตคอนเดรีย • การทำลายส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นโปรตีน • การจับกับตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์ 3.1 การจับกับตัวรับแล้วเกิดพิษแก่เซลล์นั้นเอง 3.2 การจับกับตัวรับรู้แล้วทำให้เกิดความเสียหายแก่หน้าที่ของเซลล์นั้น

การเกิดพิษที่เยื่อหุ้มออร์แกแนลล์การเกิดพิษที่เยื่อหุ้มออร์แกแนลล์ -เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีและสรีรวิทยาและนำไปสู่การตายของเซลล์ในที่สุด • การเกิดพิษที่ออร์แกแนลล์ภายในเซลล์ 1.การเกิดพิษที่นิวเคลียส -ยับยั้งการสร้างโปรตีนภายในเซลล์ -ทำลายโครงสร้างทางชีวเคมีของDNAในเซลล์ 2.การเกิดพิษที่เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม -การทำลายเยื่อหุ้มโดยตรง -การทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม

3. การเกิดพิษที่ไมโตคอนเดรีย -ทำให้เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างATPทำงานผิดปกติไป 4. การเกิดพิษที่ไลโซโซม -เมื่อมีการแตกสลายของเยื่อหุ้ม จะทำให้เอนไซม์ออกมาย่อยสารชีวเคมีในไซโตพลาสซึม นิวเคลียสและออร์แกแนลล์ชนิดต่างๆภายในเซลล์ การย่อยสลายตัวเอง (Autolysis)

เรื่องที่ 2.1.2 การเกิดพิษในอวัยวะและระบบของร่างกาย • อวัยวะที่สำคัญของมนุษย์ • ผิวหนัง -ป้องกันการบาดเจ็บและติดเชื้อจุลินทรีย์ -รับความรู้สึก -หลั่งเหงื่อเพื่อระบายความร้อนและควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย และหลั่งสารบางอย่าง

กระดูก -โครงกระดูกแกนกลาง >>กะโหลกศีรษะ กระดูกสันหลัง กระดูกซี่โครง -โครงกระดูกแขนง >>ช่วงไหล่ออกไปแขนและมือ กระดูกเชิงกรานลงไปขาและเท้า • กล้ามเนื้อ -กล้ามเนื้อลาย กล้ามเนื้อหัวใจ กล้ามเนื้อเรียบ

อวัยวะในการย่อยอาหาร -ช่องปาก -กระเพาะอาหาร -ลำไส้เล็ก ตับกำจัดและทำลายสารพิษ • อวัยวะในการขับถ่ายของเสีย -ทวารหนัก กำจัดของแข็ง -ไตกำจัดของเหลว -ปอดกำจัดก๊าซ

อวัยวะในการหายใจ -ปอด • หัวใจและหลอดเลือด -หัวใจ -หลอดเลือด -กระแสโลหิต >เม็ดเลือด Hbขนส่งออกซิเจนไปให้เซลล์ต่างๆ >พลาสมา

อวัยวะในการสืบพันธุ์ • อวัยวะในการสืบพันธุ์ของเพศชาย -อัณฑะTestosterone,Estrogen กระตุ้นการสร้างอสุจิและควบคุมลักษณะของเพศชาย • อวัยวะในการสืบพันธุ์ของเพศหญิง -รังไข่Progesterone,Estrogen กระตุ้นผนังมดลูกและต่อมน้ำนมให้ขยายตัวเพื่อเตรียมพร้อมถ้าไข่ได้รับการปฏิสนธิ

พิษวิทยาและอาชีวเวชศาสตร์