Температура окружающего воздуха

Скорость течения различных биологических процессов изменяется в зависимости от изменения температуры не одинаково. Температурный коэффициент Q₁₀ показывает на сколько меняется скорость того или иного процесса при изменении температуры на 10^О.

Q₁₀ = V_t/V_(t-10)

Q₁₀ для физико-химических процессов находится в интервале 1,1 - 1,5, химических реакций - 2 - 3, а для отдельных биохимических процессов и выше. Диффузия токсикантов и их метаболитов через биологические барьеры, будучи физическим процессом, в меньшей степени зависит от температуры, чем течение, скажем, биохимических реакций превращения веществ в тканях. Однако диффузия является важным механизмом поступления большинства ксенобиотиков в организм. Поэтому, при более высоких температурах резорбция химических веществ, в целом, идет с большей скоростью, чем при низких. В этой связи охлаждение места действия токсиканта (место укуса ядовитых змей, насекомых) иногда может замедлить скорость резорбции яда и развития поражения. На таблице 3 представлены данные, поясняющие это положение.

Таблица 3. Содержание метадона в тканях экспериментальных животных (мкг/г), через 30 минут после подкожного введения, в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Вид животных	Ткань	Доза (мг/кг)	18О	29О	(%)
крыса	мозг печень кровь	20,0	2,0 10,2 1,2	3,1 12,1 2,1	55 25 75
мышь	мозг печень кровь	33,0	4,8 19,0 2,8	6,7 23,0 3,8	40 21 36

(F. Herr et al., 1956)

Резорбция через кожу также существенно возрастает при повышении температуры. Так, 4 из 5 обезьян переносят зарин в концентрации 115 мг/м³ при экспозиции в течение 30 минут и температуре окружающего воздуха 25^О; при 38^О при тех же условиях выживает 1 из 5 животных. Однако, анализируя подобные результаты, следует помнить, что в еще большей степени чем на диффузию ксенобиотика через гистогематические барьеры, температура влияет на интенсивность кровоснабжения тканей, то есть на процесс доставки к ним токсиканта.

С изменением температуры изменяется реактивность организма. Изменяется, например, частота и сила сердечных сокращений. Это, в свою очередь, приводит к изменению реакции сердечной мышцы на действие токсиканта. Так, в опытах in vitro, g-строфантин в концентрациях 0,05 - 0,2 мкг/мл при 37^О перфузируемого раствора повышал изометрическое систолическое напряжение папиллярных мышц сердца кошки. При 27^О эффект не наблюдался. Причина феномена состоит в том, что при низкой температуре спонтанная недостаточность сердечной мышцы развивается значительно медленнее, чем при 37^О, а действие гликозидов отчетливо прослеживается только при недостаточности миокарда. Выраженность действия адреналина и -адреноблокаторов на изолированное предсердие и папиллярные мышцы сердца кролика также существенно зависит от температуры.

Интенсивность биотрансформации ксенобиотиков возрастает при предварительном охлаждении экспериментальных животных, при этом в крови у них возрастает уровень гормона щитовидной железы (индуктор метаболизма ксенобиотиков), а в печени - содержание цитохромаР-450. Установлено, что за сутки в организме крысы при 35^О окружающего воздуха выделяется около 1,7 мкг тироксина, при 20 - 25^О - 5,2 мкг, в условиях холода - 9,5 мкг.

Хроническая гипертермия также сопровождается изменением токсикокинетических характеристик многих ксенобиотиков. При изолированном содержании крыс в течение месяца при температуре окружающего воздуха близкой к 35^О С существенно снижается клиаренс пропранолола, антипирина, теофиллина, дигоксина. С другой стороны кинетика фенитоина в аналогичных условиях не изменяется.

Теоретические основы влияния температуры окружающего воздуха на токсичность ксенобиотиков для млекопитающих разработаны недостаточно. Известно, что температура среды сказывается на температуре тела животных, однако зависимость не носит линейного характера. Так, в опытах на мышах изучали зависимость ректальной температуры животных от температуры окружающего воздуха. При температуре окружающего воздуха 20^О ректальная температура составляла около 36^О, при 25^О - снижалась до 34^О, и при 35^О - составляла более 37^О (W. Usinger, 1957). В этой связи следует ожидать, что чувствительность экспериментальных животных и человека к токсикантам будет определяться не только величиной температуры окружающего воздуха, но и продолжительностью воздействия, выходящего за рамки адаптационного комфорта.

Как правило в большей степени зависит от температуры окружающей среды токсичность веществ, влияющих на температуру тела. Существенно влияют на температуру тела токсиканты, влияющие на механизмы нейромедиаторной передачи нервных импульсов в холинэргических, катехоламинергических, серотонинергических синапсах. Токсичность этих веществ, в свою очередь, существенно зависит от температуры. Так, токсичность ФОС (понижают температуру тела) для крыс снижается при содержании животных в условиях компенсируемой гипертермии (до 30⁰ С). Напротив токсичность холинолитиков (повышают температуру тела) в этих условиях увеличивается. Ухудшается при повышении температуры окружающего воздуха и переносимость и некоторых симпатомиметиков (нафтизин). Однако характер зависимости и механизм, лежащий в основе эффекта, в каждом случае должны устанавливаться эмпирически. Так метадон понижает температуру тела мыши. Однако его токсичность при 29^О в 2,9 раза выше, чем при 18^О.

Допуская значительные упрощения, можно выделить три основных вида зависимости между значением температуры окружающей среды и токсичностью ксенобиотиков для экспериментальных животных (рисунок 1). Каждому из этих типов соответствуют определённые токсикодинамические механизмы.

Рисунок 1. Основные виды зависимости между температурой окружающей среды и токсичностью ксенобиотиков