Toksikologia

Wikipedia

Toksikologia (kreik. toxicon, myrkkynuoli) on oppi vieraiden aineiden haitallisesta vaikutuksesta eläviin organismeihin. Se ei ole varsinaista myrkkyoppia, sillä yleisesti myrkyllisinä pidettyjen aineiden (kuten liuottimien, torjunta-aineiden ja raskasmetallien) lisäksi useilla muillakin aineilla on haitallisia vaikutuksia käytöstä ja annostuksesta riippuen. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi monet lääkkeet, vitamiinit, kivennäisaineet ja jopa ravintoaineet — mukaan lukien vesi. Modernin, laajemman tulkinnan mukaan myös eräät fysikaaliset tekijät kuten ultraviolettivalo, radioaktiivinen säteily ja sähkömagneettiset kentät luetaan toksikologian tutkimusalueisiin.

Toksikologia voidaan jakaa osa-alueisiin usealla eri tavalla. Yleinen käytäntö on jakaa se yleiseen toksikologiaan, jonka tärkeimpiä osa-alueita ovat työtoksikologia, ympäristötoksikologia ja kliininen toksikologia, ja ekotoksikologiaan, joka keskittyy tutkimaan vieraiden aineiden haittavaikutuksia ekosysteemiin.

Välittömien tavoitteidensa perusteella toksikologia voidaan jakaa seuraavasti:

Deskriptiivinen toksikologia eli kuvaileva toksikologia keskittyy toksisuuden kuvaamiseen ja testaamiseen sekä in vitro että eläinkokeiden avulla. Sitä käyttää muun muassa lääketeollisuus pyrkiessään varmistamaan, että valmistettava tuote on tarkoitukseensa nähden turvallinen.
Mekanistinen toksikologia pyrkii selvittämään toksisuuden mekanismeja ja olosuhteiden vaikutusta näihin. Tutkimus on suureksi osaksi yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa tehtävää perustutkimusta, joka hyödyntää useita muita tieteenaloja, esimerkiksi biokemiaa, fysiologiaa, genetiikkaa, farmakologiaa ja useita biologian aloja.
Regulatorinen toksikologia eli säännöstelevä toksikologia arvioi kahden edellisen antamien tietojen pohjalta riskejä, joita verrataan suhteessa kyseisen aineen käyttötarkoitukseen ja siitä saatavaan hyötyyn - esimerkiksi syöpälääkkeiltä sallitaan varsin suurikin toksisuus, elintarvikeväri sen sijaan ei saa aiheuttaa minkäänlaisia haittoja terveydelle. Riskin arviointiin osallistuvat viranomaiset ja toksikologian asiantuntijat. Säännöstelevään toksikologiaan kuuluu myös erilaisten standardien laatiminen esimerkiksi juomaveden, ilman tai elintarvikkeiden toksisten aineiden enimmäispitoisuuksille.

Sisällysluettelo

1 Historia
2 Toksikologia nykyään
3 Aiheesta muualla
- 3.1 Kirjallisuus
- 3.2 Linkkejä

[muokkaa] Historia

Toksikologia on eräs vanhimmista tieteenaloista. Myrkyllisten kasvien ja eläinten tunnistaminen ja välttäminen on ollut kautta aikojen välttämätöntä ihmisten hengissä säilymiselle. Jo noin 1500 vuotta eaa. peräisin olevassa egyptiläisessä Ebersin papyruksessa (vanhin säilynyt farmakopoea eli lääkekirja) kuvattiin esimerkiksi myrkkykatkon ja oopiumin ominaisuuksia. Myös useat raskasmetallit kuten arseeni tunnettiin jo niihin aikoihin. Myrkkyjen vaikutuksia on kuvattu myös Hippokrateen, Aristoteleen ja Theophrastuksen kirjoituksissa 400-250 eaa. Varhaisimman yrityksen luokitella myrkkyjä teki kreikkalainen lääkäri Dioscorides noin vuonna 50. Hänen jaottelunsa kasvi-, eläin- ja mineraalimyrkkyihin sekä kasvien jaottelu käyttötarkoituksen mukaan säilyi standardina seuraavat 1600 vuotta. Tuolloin akuutit myrkytykset olivat arkipäivää; esimerkiksi roomalaisten vesiputkistoista, akvedukteista, veteen liuennut lyijy sekä viineihin lisätyt lyijysuolat aiheuttivat nykyisten luututkimusten valossa runsaasti lyijymyrkytyksiä. Siihen liittyvää enkefalopatiaa sairastivat oletettavasti ainakin Rooman keisari Nero sekä hänen edeltäjänsä, keisari Claudius.

Kun tietämys myrkyistä laajeni, myös niiden hyväksikäyttö lisääntyi. Jo pitkään myrkkyjä oli hyödynnetty metsästyksessä valmistamalla myrkkynuolia, mistä toksikologian nimi juontaakin juurensa. Myrkkyjä käytettiin myös hyväksi halutessa päästä eroon epätoivotuista henkilöistä. Sitä varten myös tavoitteena oli kehittää entistä vahvempia myrkkyjä. Tunnetuin myrkyllä teloitettu lienee Sokrates, joka tiettävästi päätti päivänsä kupillisella myrkkykatkouutetta. 400-luvulla eaa. myrkyttäminen alkoi Rooman keisarikunnassa saada lähes epidemian luonteen. Sen seurauksena noin vuonna 82 eaa. Sulla julkaisi Lex Cornelian, ensimmäisen myrkyttämisen kieltävän lain. Keskiajalla myrkytykset näyttelivät kuitenkin jälleen merkittävää osaa erityisesti poliittisten riitojen ratkaisukeinona. Italiassa tästä kehittyi suorastaan oma taiteenlajinsa, jossa myrkyttäjien ammattikunnasta tuli tärkeä osa poliittista näyttämöä. Kuuluisa henkilöhahmo tuolta ajalta oli nainen nimeltä Toffana, jonka väitetään olleen vastuussa jopa 600 ihmisen myrkyttämisestä. Hän kaupusteli varta vasten tähän tarkoitukseen valmistettua, yksityiskohtaisin käyttöohjein varustettua kosmetiikkatuotetta (Aqua Toffana), joka sisälsi arseenia.

Myöhäiskeskiajalla muurattiin nykytoksikologian peruskivi. Paracelsus (1493-1541) oli lääkäri ja alkemisti, joka käytti elohopeayhdisteitä syfiliksen hoitoon. Kun häntä syytettiin ihmisten myrkyttämisestä, hän puolustautui vuonna 1564 ilmestyneessä kirjassaan: "Was ist das nit gifft ist: alle ding sind gifft und nichts ohn gifft. Allein die dosis macht das ein ding kein gift ist", joka suomennettuna kuuluu "kaikki aineet ovat myrkyllisiä; vain annos ratkaisee, onko kyseessä myrkky vai ei". Näin hän ilmaisi erään toksikologian keskeisistä periaatteista, annos-vastesuhteen. Samalla hän hengenheimolaisineen suuntasi biotieteellistä tutkimusta uusille urille karistamalla niistä antiikin magiikan jäänteet.

1600-luvulla syntyi uusi toksikologian ala, työtoksikologia, tiettyihin työympäristöihin kuten hiilikaivoksiin (ongelmana hiilimonoksidin aiheuttamat myrkytykset) ja metalleja prosessoiviin laitoksiin (lyijy ja elohopea riskeinä) liittyvien selkeiden terveysriskien johdosta. Esimerkiksi Percival Pott osoitti vuonna 1775 Englannissa yhteyden nuohoojana työskentelemisen ja kivespussin syövän välillä, mikä oli ensimmäinen raportoitu esimerkki polyaromaattisten hiilivetyjen karsinogeenisesta vaikutuksesta.

Modernin toksikologian katsotaan syntyneen, kun espanjalainen lääkäri Mathieu Orfila (1787-1853) julkaisi vuonna 1815 ensimmäisen pelkästään toksikologiaan käsittelevän kirjan. Hän kohdisti huomionsa kemikaalien haitallisiin vaikutuksiin sekä niiden terapiaan. Hänen toiminnastaan sai alkunsa myös nykyaikainen oikeustoksikologia, sillä hän käytti ensimmäisenä järjestelmällisesti kemiallista analytiikkaa ruumiinavausmateriaalin tutkimisessa myrkytysten oikeudelliseen todistamiseen.

Orgaaninen kemia kehittyi 1800-luvun lopulla vauhdikkaasti, sillä silloin oli syntetisoitu jo yli 10 000 orgaanista yhdistettä. Myös lääkkeiden teollinen tuotanto laajeni ja farmakologia kehittyi uudeksi, puhtaaksi tieteeksi. Kolmas kokeellisen toksikologian syntyyn myötävaikuttava tekijä oli sisäsiittoisten, tasalaatuisten hiirikantojen kehittäminen. Tarvetta toksikologialle oli, sillä pian havaittiin, että uusien kemikaalien käyttöönottoon liittyi toisinaan merkittäviä terveysriskejä. Esimerkkinä mainittakoon, että Saksassa siirryttiin vuonna 1916 käyttämään lihan säilöntään nitraatin asemesta nitriittiä kauniimman punaisen värin saamiseksi. Seurauksena oli lukuisia sairastapauksia ja ainakin yhden pikkulapsen kuolema. Lääkkeistä uudet anesteetit kloroformi ja eetteri aiheuttivat useiden potilaiden kuoleman. 1930-luvulla taas uutta bakteeri-infektioiden hoitoon käytettyä ihmelääkettä sulfanilamidia keksittiin liuottaa etanolin sijasta etyleeniglykoliin, johon se liukeni vielä paremmin. Seurauksena oli oksalaattikiteiden muodostuminen munuaisiin ja useiden potilaiden kuolema akuutin munuaisvaurion takia.

Toisen maailmansodan aikoihin tehtiin useita merkittäviä keksintöjä kuten mullistavat hyönteismyrkyt organofosfaatit sekä DDT, joka oli löydetty jo 1800-luvulla mutta jonka insektisidiset ominaisuudet paljastuivat vasta myöhemmin. Sillä pelastettiin todennäköisesti miljoonia ihmishenkiä hävittämällä Italiasta 1940-luvulla malaria sekä täin levittämä pilkkukuume, mutta vasta vuonna 1962 ekologi Rachel Carson osoitti kirjassaan "Silent Spring" DDT:n ja muiden hitaasti luonnossa hajoavien torjunta-aineiden vaarat ekosysteemille. Tämä toimi ratkaisevana sysäyksenä ekotoksikologian synnylle.

1960-luvulta tähän päivään toksikologisen tutkimuksen kasvu on ollut lähes eksponentiaalista. Tähän johtivat esimerkiksi talidomidikatastrofi 1960-luvun alussa, joka synnytti entistä tiukemmat vaatimukset lääkkeiden turvallisuuden tutkimiseksi, sekä useat kemikaalionnettomuudet sen jälkeen. Osaltaan kasvua selittää myös orgaanisen kemian tuotteiden räjähdysmäinen lisääntyminen.

[muokkaa] Toksikologia nykyään

Nykyään toksikologian pääasiallinen tavoite on ennaltaehkäistä vieraiden aineiden haitallisia terveysvaikutuksia. Painopiste on siirtynyt muutosten kuvailusta niiden vaikutusmekanismien ymmärtämiseen. Samalla se on tullut osaksi myös muita tieteitä kuten fysiologiaa ja biokemiaa palvelevaa perustutkimusta. Uusien molekyylibiologisten menetelmien käyttöönotto on avaamassa uusia mahdollisuuksia: esimerkiksi geenilastujen ja proteomiikan käyttö saattaa mahdollistaa sen, että aineiden geenitason haittavaikutukset pystytään havaitsemaan jo testauksen alkuvaiheessa ja auttaa kemikaalien luokittelussa, tai mahdollisesti kertoa jo etukäteen, ketkä ovat perimänsä puolesta erityisen herkkiä tietyille vierasaineille. Näiden menetelmien käyttö auttaa vähentämään testaamiseen tarvittavien eläinkokeiden määrää. Toisaalta testattavien kemikaalien määrä kasvaa jatkuvasti esimerkiksi Euroopan unionin vaatimusten myötä.

Tänä päivänä akuutit myrkytykset ovat harvinaisia. Uusia haasteita ovatkin vierasaineiden pitkäaikaisvaikutusten selvittäminen sekä eri vierasaineiden seosten yhteisvaikutukset. Yksi ongelmallisimista kemikaalien pitkäaikaisvaikutuksista on karsinogeenisuus; muille toksisille aineille on kohtalaisen yksinkertaista asettaa kynnysarvo, jota pienemmälle pitoisuudelle altistuminen on yleensä haitatonta. Karsinogeeneille kynnysarvon olemassaolo on vahvasti kiistanalaista, samoin se ekstrapolointi eläinkokeista ihmiseen. Asiaa vaikeuttaa entisestään Paracelsuksen annos-vasteajattelu, josta on jo olemassa lukuisia epätavallisia esimerkkejä ja joiden määrä todennäköisesti tulee kasvamaan. Esimerkiksi eräillä tunnetuilla myrkyillä saattaa pieninä annoksina olla terveydelle suotuisa, suojaava vaikutus (tätä ilmiötä kutsutaan nimellä hormeesi). Toisaalta on näyttöä siitä, että elimistöä vapailta happiradikaaleilta suojaavat antioksidantit voivatkin paradoksaalisesti joissakin tilanteissa suurina annoksina aiheuttaa itse oksidatiivisia vaurioita.