Токсикология никотина и никотиносодержащих средств

ГХ/МС является одним из самых чувствительных аналитических методов и позволяет выявлять никотин и его метаболиты в концентрации менее 0,05 нг/мл.Пассивное курение также представляет реальную угрозу для здоровья. Показано, что пассивная экспозиция к табачному дыму увеличивает риск заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной системы на 30 %, а также связана с риском развития рака легкого. Выявление никотина в крови некурящих пациентов может свидетельствовать о пассивной экспоцизии к табаку. Примерами являются грудные дети курящих матерей и дети дошкольного возраста, контактирующие с табачной пылью.При оценке результатов исследования следует помнить, что концентрация никотина и его метаболитов в крови и моче сильно зависит от многих факторов, в первую очередь – метаболической активности печени. Клиренс никотина зависит от возраста и пола. Младенцы и пожилые имеют сниженный по сравнению с взрослыми людьми клиренс никотина. Мужчины характеризуются большим показателем клиренса никотина по сравнению с женщинами. Концентрация никотина и его метаболитов зависит от скорости почечной экскреции. Почечный клиренс никотина и его метаболитов снижен на 50 % при хронической болезни почек (ХБП) средней степени тяжести и до 94 % тяжелой ХБП.Курение сигарет ассоциировано с риском хронической интоксикации некоторыми тяжелыми металлами, такими как кадмий, свинец, хром, никель и другими. Для получения максимально полной информации о состоянии пациента рекомендуется проведение дополнительных лабораторных тестов. Результат анализа следует интерпретировать с учетом данных клинических, лабораторных и инструментальных исследований.2. Аналитический контроль содержания никотина2.1. Методы исследования4 мг тонко измельченного сырья помещают в склянку на 200 мл с притертой пробкой и прибавляют 80 мл смеси серного и петролейного эфиров (1:1) и 7 мл 20% -ного раствора едкого кали. Тщательно взбалтывают в течение получаса, и смесь оставляют на 12 часов. Затем верхнюю часть жидкости осторожно сливают в стакан и берут из него 20 мл экстракта в эрленмейровскую колбу (эта проба соответствует 1г навески). Так как под действием щелочи в эфирный экстракт переходит заметное количество аммиака, для его удаления жидкость 2 минуты продувают воздухом при помощи резиновой груши. После этого в колбу прибавляют 10-15 мл 50% - ного спирта, тщательно обмывают трубочку, через которую вдували в жидкость воздух, и раствор титруют 0,1 н. раствором серной кислоты )индикатор лакмоид). 1 мл израсходованной на титрование 0,1 н. серной кислоты соответствует 0,00162 г никотина. Метод Келлера прост и удобен при массовых анализах.Многие авторы разработали большое количество модификаций метода Келлера, которые, не изменяя принципиальной сущности этого метода, усовершенствовали технику определения.2.2. Уровень никотина и котинина в волосах пасивных и активных курильщиковВолосы вырезали специальными ножницами в участке scalp at the vertex posterior area (3,0 см длиной), собирали в количестве 30,0 мг и сохраняли в полипропиленовом сосуде предварительно измельчив по 0,5 см. Тщательно промывали с целью удаления находящихся (присоединившихся) на поверхности каждого волоска веществ. Долее последовательно проводился ферментный гидролиз и экстрагирование с использованием твердого буфера. Мягкое энзиматическое разрушение волос не вызывало структурных изменений никотина и котинина. Согласно литературным данным твердофазная экстракция с предварительным ферментным гидролизом позволяет на порядок повысить чувствительность анализа.Уровень никотина и котинина в волосах испытуемых определяли используя метод Келлера по групповой принадлежности (введено-найдено). Величина удерживания 10800 теоретических тарелок. Погрешность измерения не превышала ±2,30 %, при доверительной вероятности – 0,95.Исследованныйконтингентсостоялиз 60 пасивных курильщиков. Согласно доверительному подтверждению каждого, они никогда не курили или не курили последние 5,0 лет. Однако в их семьях и ближайшем окружении присутствовали активно курящие родственники, члены семьи, соседи и сослуживцы. Согласно усредненным показателям уровня никотина и котинина в слюне, весь контингент был разделен на две самостоятельные группы.Таблица 1. Результаты по методу Келлера у пассивных курильщиковОбъектМассовая доля никотина в исследуемом образценг/млМассовая доля котинина в исследуемом образценг/мл154,9 ± 0,37,2 ± 0,3255,53 ± 0,17,4 ± 0,2358,46 ± 0,17,2 ± 0,2461,23 ± 0,27,6 ± 0,2562,63 ± 0,37,7 ± 0,1666,22 ± 0,28,4 ± 0,2769,65 ± 0,28,7 ± 0,2872,4 ± 0,39,0 ± 0,1Первая группа наблюденый состояла из 8 пасивных курильщиков (5юношейи 4 девушеки) у которых уровень никотина в слюне был от 54,9 до 72,4 нг/мл, а уровень котинина в слюне 7,2 до 9,0 нг/мл. По цвету волос в этой группеоказались4брюнета, 3 шатенов и 1 блондин.Втораягруппа наблюдений (8активных курильщиков) насчитывала 4 юношии4девушки,укоторыхуровень никотина в слюне был от 72,8 до 86,0 нг/мл. Уровень котинина в слбюнеот 4,0 до 8,0 нг/мл.Поцветуволосвэтойгруппе оказалось в брюнетов, 4 шатена и 4 блондина. Девушкиобеихгруппкатегорически отрицали наличие искусственной окраски или любого другого перманента по крайней мере последние 2-3 месяца.Таблица 2. Результаты по методу Келлера у активных курильщиковОбъектМассовая доля никотина в исследуемом образценг/млМассовая доля котинина в исследуемом образценг/мл172,8 ± 0,24,0 ± 0,3274,22 ± 0,24,3 ± 0,2377,56 ± 0,35,5 ± 0,1478,23 ± 0,25,6 ± 0,2580,36 ± 0,36,7 ± 0,1683,29 ± 0,17,1 ± 0,2784,88 ± 0,27,7 ± 0,2886,0 ± 0,28,0 ± 0,1Проведенный анализ показал достаточно существенное различие между усредненными показателями уровней никотина и котинина в волосах обеих групп наблюдений. Во второй группе наблюдений уровень никотина в волосах был от 3,6 др 4,9 нг/мг, а уровень котинина в волосах был от 1,4 до 2,0 нг/мг. В то время как в первой группе он непревышалв волосах пределы: 1,4 до 2,1 нг/мг (никотин) 1,0 до 1,1 нг/мг (котинин).Достоверность различиямежду приведенными показателями второй и первой групп наблюдения оказалась довольно существенной (р<0,05). Зависимость полученныхданныхотцветаволосиих структуры в настоящей работе не приводится.2.3. Уровень никотина и котинина в слюне пасивных и активных курильщиковВ результате поступления табачного дыма кровь альвеолярных капилляров вместо обогащения насыщается угарным газам, который соединяется с гемоглобинам, образует так называемый карбокси- гемоглобин, в результате чего достаточно большоеколичествогемоглобина исключается из процесса вдох-выдоха.Никотин в основном аккумулирует в ротовой полости не только заядлого, но и пасивногокурильщика. Считается, что «первым редутом» воздействия никотина на человеческийорганизмаявляются дыхательная система, слизистая оболочка рта и слюна. рН слюны колеблетсяот5,1до 7,3 рН. Переход никотина из слюны в плазму крови, его распределение между плазмой и слюной в основном связан с процессами пасивной дифузиии и во многом зависит от кислотности среды. В минуту обычно выделяется от 0,05 до 0,30 мл слюны, что соответствует приблизительно от 50,0 до 150,0 мл. в сутки.Подчеркивая гигиеническое значение загрязнения воздуха никотином жилых помещении и общественных здании рядом авторов определен уровен, его основного метаболита котинина в слюне жителей таких крупных городов как Турин, Лисабон, Париж, Гон Конг, Бостон и др. Исследования такого рода в РФ не проводились.Подбор контингента проводился случайно-выборочным образом и составил 16 человек возрастом от 18 до25лет(8юношейи 8 девушек). Все пассивные курильщики не курили больше 5,0 лет или никогда не курили. Однако в их семьях и ближайшем окружении (служба, соседство) курящие присутствовали. Слюну (0,5мл) собирали в полипропиленовых сосудах и созраняли в контейнерах при температуре – 20,0°С. Материал собирали всегда в одно и то же время (17-18 часов) суток.Уровень никотина и и котинина в слюне определяли используя метод Келлера. Погрешность измерения не превышала ± 23,0 % при доверительной вероятности – 0,95.Таблица 3. Результаты по методу Келлера у активных курильщиковОбъектМассовая доля никотина в исследуемом образценг/млМассовая доля котинина в исследуемом образценг/мл180,8 ± 0,212,6 ± 0,3282,22 ± 0,212,9 ± 0,2386,63 ± 0,114,1 ± 0,2488,24 ± 0,215,6 ± 0,3590,36 ± 0,216,7 ± 0,2691,19 ± 0,317,1 ± 0,2792,75 ± 0,218,7 ± 0,1894,0 ± 0,220,0 ± 0,1Несмотря на однородность подобранных групп добровольцев, среди 8 курильщиков было выявлено определенно высокоесодержание никотина и котинина в слюне по сравнению с усредненными показателями от всех добровольцев в целом. Указанный контингент был выделен в отдельную самостоятельную подгруппу. Среди них оказалось 4 девушки и 4 юноши с уровнем никотина в слюне от 80,8 до 94,0 нг/мл, и котинина в слюне от 12,6 до 20,0 нг/мл.Таблица 4. Результаты по методу Келлера у пассивных курильщиковОбъектМассовая доля никотина в исследуемом образценг/млМассовая доля котинина в исследуемом образценг/мл145,9 ± 0,38,1 ± 0,3246,51 ± 0,28,4 ± 0,2348,25 ± 0,28,6 ± 0,2451,23 ± 0,28,8 ± 0,1552,22 ± 0,19,1 ± 0,1653,62 ± 0,29,2 ± 0,2755,12 ± 0,39,4 ± 0,21857,4 ± 0,19,5 ± 0,1Таким образом группа пассивных курильщиковсоставила 8 волонтеров (8 юношей и 8 девушек) со следующим усредненными данными: уровень никотина в слюне 54,9 ± 1,2 нг/мл и уровень котинина в слюне 9,2 ± 0,9 нг/мл.ЗаключениеИсследование образцов волос на содержание в них никотина и котинина по сравнению с исследованием биологических жидкостей имеет целый ряд отличительных особенностей, которые включают предварительную очистку их поверхности от веществ, попавших из внешней среды на поверхность всего волосяного покрова в результате высокой степени летучести. Дальнейшее проведение анализа возможно только после абсолютной уверенности, что они полностью смыты.Внутренняя область волос практически не испытывает реальной связи с внешней средой, что предотваращает попадание в нее компонентов табачного дыма не только из окружающей атмосферы, но и из пота активных курильщиков.У сильных неповрежденных (окраска, перманент, сушка, выгорание на солнце и т.д.) толстых волос она занимает до 90 % их структуры и находящеся в ней компоненты табачного дыма (никотин, котинин) могут быть выделяемы только после разрушения всей структуры.Важную роль в процессах накопления и длительного сохранения никотина и котинина в волосах играет меланин. Он обладает высокой механической и химической инертность, что обусловливает определенные трудности при разрушении структуры волос и последующей экстракции никотина и котинина с целью их качественного и количественного анализа. Вещества, захваченные меланином часто остаются в связанном виде. Принято считать, что окраска волос в определенной степени зависит от содержания в них меланина. Меланин (и котинин) в большей степени накапливаются в волосах черного цвета, менее в коричневых и еще меньше в светлых. Волосы светло-белого цвета содержат незначительное количество меланина и имеют меньшую кислотность по сравнению с черными волосами.Важное значение имеет также строение волос, их микропротеиновая структура с вытянутыми белковыми микрои макрофибриллами. Известно, что волосы содержат воду в количестве от 15 до 25 %, которая предположительно располагается между пептидными водородными связами.Проницаемость мембран, разделяющих русло крови от волос зависит от градиента концентраций, разности рН с обеих сторон мембран. рН слюны колеблется от 5,1 до 7,3. Принято считать, что рН волос в основном связан с содержанием в волосах меланина и кислых белков. Согласно современным представлениям волосы взрослого брюнета (мужчины) содержат около 60 %меланина, 30 % кератина и 10 % кислых белков.В настоящее время детально разработанного представления о процессах, связанных с проникновением веществ (никотина и котинина) из плазмы крови в волосяной покров пока не существует и нуждается дальнейших исследованиях. В следствии того, что изоэлектрическая точка волос достигает 3,67, вещества основного характера, проникают в структуру волос намного легче. Коэффициент корелляции между липофильностью и способностью к проникновению в структуру волос исключительно низок (0,201). Таким образом вещества, сущевствующие в форме катионов легче связываются отрицательным зарядом волос. Считается, что изолектрическая точка волос главным образом связана с наличием меланина и кислых белков. Светлые волосы в меньшемколичествесодержатмеланини поэтому обладают меньшей килостностью по сравнению с темными (черными) волосами. Косметические процедуры также приводят к потере меланина, отвечающего за окраску волос.Пасивный курильщик всегда подвергается хронической интоксикацией никотином, степень которой определеяется способностью каждого компонента (никотин и котинин) комулировать в отдельных органах и тканях, а также в волосах, вызывая достаточно серезные патологические сдвиги.Исследования в этом аспекте с учетом микросомалных ферментных систем, обеспечивающих вывод из целого организма или его конкретных органов и тканей компонентов табачного дыма дает возможность получить детальное представление об уровне загрязнения окружающей среды продуктами табачного дыма и прогнозировать возможность их влияния на здоровье пасивных курильщиков. Имеется в виду медико-биологическая и медико-статистическая оценка риска развития в организме не только активных, но и пасивных курильщиковконкретной патологии: онкологические, сердечнососудистые заболевания, хронические абструктивные болезни легких, нарушения репродуктивной системы и т.д.Негативное воздействие вторичного табачного дыма настолько велико, что его безопасного уровня в биологических жидкостях и тканях практически не существует.Список использованных источниковАндерсен, П. «Табак или здоровье» – программа ВОЗ [Текст] / П.Андерсен // Нижегор. мед. журн. — 2017. — № 1. — С. 5– 7.Арзуманова, И.С. Иммунные стимуляторы / И.С. Арзуманова // В мире научных открытий. Материалы международной студенческой научной конференции. - Ульяновск: УлГАУ, 2017. – С.36-38.Арутюнов, Г.П. Терапия факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний [Текст] / Г.П. Арутюнов. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 672 с.Бакумов, П.А. Курение как модифицируемый фактор риска сердечно- сосудистых заболеваний у медицинских работников [Текст] : тез. к IV съезду ВОП / П.А. Бакумов, Е.А. Зернюкова, Е.Р. Гречкина // Справочник врача общей практики. – 2013. – № 9. – с. 27– 28Вартонян, Ф. Е. ВОЗ и борьба с курением в мире: стратегии и тенденции / Ф.Е. Вартонян, К.П. Шаховский // Наркология. — 2016. — № 4. – С. 2– 4.Гущин, Ю.В. Интерактивные методы обучения в высшей школе [Текст] / Ю.В. Гущин. // Психологический журнал Международного университета природы, общества и человека «Дубна» — 2012 – № 2 – С. 43.Иванец, Н.Н. Наркология [Текст] : учеб. пособие / Н.Н. Иванец, Ю.Г. Тюльпин, М.А. Кинкулькина. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 240 c.Лекарственные и ядовитые растения: учебное пособие для студентов специальности 111801.65 «Ветеринария» /Н.В. Шаронина, Н.А. Любин, С.В. Дежаткина, Н.К. Шишков. - Ульяновск: ГСХА, 2015. – 144 с.Машковец, М.Ф. Химия табака [Текст] / М.Ф. Машковец – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1971. – 217 с.Мохначев, И.Г. Химия и ферментация табака [Текст] / М.Г. Мохначев.– М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1983. – С. 153.Немерещенко, Л.В. Актуальная тема: Организация проектной деятельности [Текст] / Л.В. Немерещенко, Л.И.Лебедева, Е.В. Иванова // Школьные технологии. – 2002. – № 5 – С 116 – 118, 120.Никотин / Интернет-ресурс. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/НикотинПервухина, К.Д. Голубой лотос / К.Д. Первухина, Н.В. Шаронина, Н.К. Шишков // В мире научных открытий. Материалы V всероссийской студенческой научной конференции (с международным участием). - Ульяновск: УГСХА, 2016. - Том VI, часть 2. – С.89-91.Позняковский, В.М. Экспертиза табака и табачных изделий. Качество и безопасность [Текст] / В.М. Позняковский, Л.Н. Воробьева, И.И. Татар- ченко. – Сибирское университетское издательство, 2009. – 260 с.Силова, Н.В. Ветеринарная и клиническая фармакология. Токсикология. Разделы «Рецептура с технологией», «Общая фармакология»: учебно-методический комплекс / В.П. Кондратьева, Н.В. Силова. – Ульяновск: УГСХА им. П.А. Столыпина, 2012. - 114 с.Сперанская, О.И. Табачная зависимость: перспективы исследования, диагностики, терапии [Текст] / О.И. Сперанская. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 160 с.Татарчеко, И.И. Химия субтропических и пищевых продуктов [Текст] / И. И. Татарчеко, И.Г. Мохначев, Г.И. Касьянов – М.: Издательский центр«Академия», 2014. – С. 153.Фармакология/ Под ред. Р.Н. Аляутдина. – 2-е изд., испр. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. - 592 с: ил.Чернобельская, Г.М. Методика обучения химии в средней школе [Текст] / Г.М.Чернобельская. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС. – 2004. – С. 336.Шаронина, Н.В. Токсикология: учебное пособие для студентов факультета ветеринарной медицины и биотехнологии, обучающихся по специальности 111900 «ВСЭ» / Н.В. Шаронина, П.М. Ляшенко. – Ульяновск: ГСХА, 2016. – 120 с.Шишков, Н.К. Внутренние незаразные болезни: учебное пособие для студентов факультета ветеринарной медицины и биотехнологии по специальности 36.05.01 «Ветеринария». Часть 2 / Н.К. Шишков, А.З. Мухитов, Н.В. Шаронина. – Ульяновск: ГСХА, 2016. - 218 с.Шмуклер Е.Г. Химический состав табачного дыма, как фактор жизнедеятельности человеческого организма [Текст] / Е.Г. Шмуклер // журнал «Химия» – № 2 – 2009. – С. 37Tobacco-associated lesions of the oral cavity: Part I. Nonmalignant lesions /S.M.Mirbod, S.I. Ahing // Can Dent Assoc. 2000. - May, 66 (5) – P. 52– 6.Sarkar M, Muhammad-Kah R, Liang Q, Kapur S, Feng S, Roethig H. Evaluation of spot urine as an alternative to 24h urine collection for determination of biomarkers of exposure to cigarette smoke in adult smokers. Environ Toxicol Pharmacol. 2013 Jul;36(1):108-14.Hukkanen J, Jacob P 3rd, Benowitz NL. Metabolism and disposition kinetics of nicotine. Pharmacol Rev. 2005 Mar;57(1):79-115. Review.Jacob P 3rd, Yu L, Shulgin AT, Benowitz NL. Minor tobacco alkaloids as biomarkers for tobacco use: comparison of users of cigarettes, smokeless tobacco, cigars, and pipes.Am J Public Health. 1999 May;89(5):731-6.Avila-Tang E, Al-Delaimy WK, Ashley DL, Benowitz N, Bernert JT, Kim S, Samet JM, Hecht SS. Assessing secondhand smoke using biological markers. Tob Control. 2013 May;22(3):164-71.Jung HS, Kim Y, Son J, Jeon YJ, Seo HG, Park SH, Huh BR. Can urinary cotinine predict nicotine dependence level in smokers? Asian Pac J Cancer Prev. 2012;13(11):5483-8.