علم السموم

فهم السموم

فهم السُموم هوفرع من فهم الأحياء والكيمياء والطب والصيدلة يختص بدراسة تأثير المواد الكيميائية على أجسام الكائنات الحية وخصوصا تأثيرها على جسم الإنسان، حيثُ يقوم فهم السموم بدراسة الآثار الجانبية للمواد الكيميائية على الكائنات الحية والأعراض التي تحدثها هذه المواد الكيميائية السامة والآليات التي سببت هذه الأعراض وطرق علاجها وكيفية الكشف عن هذه المواد السامة.

نشأة فهم السموم

الطبيب اليوناني ديسقوريدوس (Dioscorides) هوأول من حاول تصنيف النباتات حسب تأثيراتها السمية والعلاجية. ابن وحشية خط كتابا عن السموم في القرن التاسع أوالعاشر الميلادي. يعتبر ماثيواورفيلا (Mathieu Orfila) الأب الحديث لفهم السموم حيث منح هذا الفهم صفته الرسمية عام 1813م في كتابه الذي أسماه (Traité des poisons). في عام 1850 قدم جين ستاس (Jean Stas) الأدلة على حتى البلجيكي (de Bocarmé Hypolyte Visart) اغتال أخاه عن طريق تسميمه بالنيكوتين. ثيوفراستوس فيليبوس (Theophrastus Phillipus Auroleus Bombastus von Hohenheim) الذي عاش بين عامي (1493–1541م) أيضا يعتبر أبا لفهم السموم. ينسب له القول التالي "كل الأمور سامة ولا يوجد شيء بدون سمية، وحدها الجرعة هي ما تجعل الأمور غير سامة". وتختصر هذه المقولة إلى "الجرعة تصنع السمية".

’’’العلاقة بين الجرعة وأثرها على الكائن الحي’’’ الذي يتعرض لها تمثل أهمية قصوى في فهم السموم. المعيار الرئيسي فيما يتعلق بسمية مادة كيميائية هي الجرعة (كمية التعرض للمادة). جميع المواد تعتبر سامة في الظروف المناسبة. يشير المصطلح LD50 إلى الجرعة من المادة السامة التي تقتل 50% من العينة المجرب عليها (غالبا ما تكون فئران أوبدائل أخرى عندما يتعلق الاختبار بالسمية على الإنسان).

ديسقوريدوس (Dioscorides) طبيب ذا أصل يوناني في بلاط الامبراطور الروماني (نيرو)، قام بالمحاولة الأولى لتصنيف النباتات وفقاً لتأثيراتهم العلاجية والسمية. قام (ابن وحشية) بتأليف كتاب عن السموم في القرن التاسع والعاشر الميلادي.

كما ويعتبر ماثيوأورفيلا الأب الحديث لفهم السموم، بعد إعطاء الموضوع أولى التعاملات الرسمية في عام 1813 في كتابه (Traité des poisons)، أيضا يسمى Toxicologiegénérale.والتي تعني فهم السموم العام..

في عام 1850،أصبح جين ستاس أول إنسان ينجح بعزل السموم النباتية من الأنسجة البشرية، ممّا أعطى له التعهد على النيكوتين كمادة سامة في قضية اغتال بوكريم الشهيرة، مقدّما الأدلة اللازمة لاتهام الكونت البلجيكي هيبولايت فيزارت دي بوكارمي" Hippolyte Visart de Bocarmé " بقتل أخ زوجته.

كما ويعتبر ثيوفراستوس فون هوهينهايم "Theophrastus PhillipusAuroleusBombastus von Hohenheim " 1493- 1541 (أيضا يشار اليه ب باراسيلسيوس "باراسيلسوس" ، وذلك بسبب اعتقاده بأن دراساته كانت فوق أوما وراء أعمال سيلسوس "Celsus"- وهوطبيب روماني من القرن الأول )الأب لفهم السموم. وينسب اليه القول الكلاسيكي المأثور في فهم السموم:"Alle Dinge sind Gift und nichtsistohne Gift; allein die Dosismacht, dassein Ding kein Gift ist " والتي عند ترجمتها تعني: جميع الأمور تعبير عن سموم ولا شيء خالِ من السموم، فقط الجرعة هي التي تجعل هذا الشيء سمّيّاً أم لا. وغالبا ما تختصر هذه العبارة لتصبح باللاتينية:"Sola dosisfacitvenenum" والتعي تعني: الجرعة تحدد السمّيّة.:30

Lithograph of Mathieu Orfila

اساسيات في فهم السموم

هدف تقييم السميّة: هوتحديد التأثير المعاكس(المضاد) لمادة ما. التأثير العكسي يعتمد على عاملين أساسيّين: 1.كيفية التعرض للمادة(تعاطيها) (عن طريق الفم، الاستنشاق، أوالجلد) 2.الجرعة (المدة والهجريز المعرض له). لاستكشاف جرعة، يتم فحص المواد بنماذج حادة ومزمنة. بشكل عامأجريت مجموعة مختلفة من التجارب لتحديد فيما إذا كانت المادة مسببة للسرطان، ودراسة أشكال أخرى للسميّة.

العوامل التي تؤثر بالسمّية الكيميائية

الجرعة

يتم دراسة كلا العاملين: التعرض لجرعة كبيرة (حادة) ، والتعرض المستمر لجرعة صغيرة(مزمنة).

كيفية التعرض للمادة:

بالهضم، عن طريق الاستنشاق، أوعن طريق امتصاص الجلد.

عوامل أخرى:
النوع
العمر
الجنس
الصحة
البيئة
عوامل فردية

طرق الاختبار

التجارب التي تعنى بالسمية، قد تُجرى إما داخل جسم الكائن الحي( مستخدما جميع الحيوان ) ،أوخارج جسم الكائن الحي( مجرباً على خلايا أوأنسجة معزولة)، أوحاسوبياً ( ضمن محاكاة للكمبيوتر).

طرق التجارب على الحيوانات

الآداة التقليدية للتجربة في فهم السموم: هي الاختبار على الحيوانات.. ففي عام 2014 ،وفرت التجارب على الحيوانات المعلومات التي لم تكن متوافرة بالوسائل الأخرى عن آلية عمل هذه المواد في الكائن الحي.

طرق الاختبار البديلة

بينما تظل التجارب على الحيوانات هي أفضل وسيلة لتقدير التأثير على الانسان، هناك مخاوف أخلاقية وتقنية فيما يتعلق بالتجارب على الحيوانات. من أواخر ال 1950، سعى مجال فهم السموم إلى التقليل أوالقضاء على التجارب على الحيوانات تحت عنوان: "ال راءات الثلاثة"أو"three R's"، تقليل عدد التجارب على الحيوانات للحد الأدنى من الضرورة، إدخال تحسينات على التجارب لتصبح أقل معاناة على الحيوانات، واستبدال التجارب التي تجرب داخل الكائن الحي للتجارب الأخرى، أواستخدام أشكال الحياة الأكثر بساطة إذا كان ذلك ممكنا. في بعض الحالات، تم التحويل من اجراء الدراسات على الحيوانات بموجب القانون أواللوائح، ففي عام 2013 ، قام الاتحاد الأوروبي بمنع إجراء التجارب على الحيوانات إذا كان لغايات مستحضرات التجميل.

استخدام النماذج الحاسوبية هومثال على طرق الاختبار البديلة، واستخدام تلك النماذج للمواد الكيميائية والبروتينات، أيضا يمكّن من تحديد علاقة الشكل مع النشاط، كما أمكن من تحديد البنية الكيميائية التي تستطيع الارتباط والتتداخل مع البروتينات ذات الوظائف الأساسية. هذا العمل يحتاج خبرة في تصميم الجزيئات والاحصاءات بالإضافة إلى آراء خبرة في الكيمياء والأحياء وفهم السموم.

فهم السموم المحوسب

نظام فهم السموم المحوسب الذي يطور نماذج رياضية، ونماذج تعتمد على الكمبيوتر، وذلك لفهم أفضل والتنبؤ بالتأثيرات الصحية الضارة الناجمة عن النلوثات البيئية والصيدلانية. . ضمن مشروع فهم السموم في القرن الواحد والعشرين تم تحديد "deep neural network" و"Random Forest" وSupport vector Machines" " كأفضل النماذج التي تعنى بالتنبؤ والتي يمكن حتى تصل لنفس أداء التجارب في المختبر.

فهم السموم كمهنة

خبير السموم أوالعالم في فهم السموم، هوالعالم أوالشخص في المجال الطبي مختص في دراسة الحالات والآليات والعلاجات واكتشاف السموم، خصوصا تسمّم الناس. للعمل كخبير في السموم، على الشخص حتى يحصل على درجة في فهم السموم أودرجة مقاربة مثلا في الأحياء، أوالكيمياء أوالكيمياء الحيوية، فخبير السموم عليه مجموعة من الواجبات المتنوعة، من ضمنها إجراء البحوثات في المجالات الأكاديمية، غير الربحية والمجالات الصناعية، وتقييم سلامة المنتجات، والاستشارات، بالإضافة إلى الخدمات العامة والأمور والتنظيمات القانونية. المجالات تحت فهم السموم هناك الكثير من المجالات في مجال فهم السموم والتي تهتم بجوانب حيوية وكيميائية مختلفة في هذه المنطقة. مثل: •تأثير السموم علي الجيناتtoxicogenomics •فهم السموم المائية Aquatic toxicology) •فهم السموم الكيميائي (الصيدلاني) (Chemical (pharmaceutical) toxicology) •Ecotoxicology •فهم السموم البيئي ((Environmental toxicology •فهم السموم في الطب الشرعي (Forensic toxicology) •فهم السموم النانوي(Nanotoxicology) •فهم السموم الطبي Medical toxicology))

فهم السموم الكيميائي (الصيدلاني)

هوفهم يضم دراسة الهجريب وآلية العمل المتعلقة بالتأثير السمي لمادة كيميائية. ويضم الأبحاث بتقنيات حديثة متعلقة بجوانب كيميائية في فهم الأدوية. الأبحاث في هذا المجال متعددة المجالات بشكل كبير حيث تمتد إلى: الكيمياء الحاسوبية (computational chemistry), والكيمياء التصنيعية (synthetic chemistry), واكتشاف الأدوية (drug discovery), وأيضا استقلاب الأدوية (drug metabolism), وآلية العمل (mechanisms of action).

المتطلبات

لكي تستطيع العمل كعالم في السموم( خبير في فهم السموم) ،على الشخص حتى يحصل على درجة في فهم السموم أودرجة مقاربة مثلا في الأحياء، أوالكيمياء أوالكيمياء الحيوية. برامج درجة البكالوريوس تغطي الهجريب الكيميائي للمواد السامة، بالإضافة إلى آثارها على الكيمياء الحيوية، فهم وظائف الأعضاء"الفسيولوجي"، فهم البيئة. بعد الانتهاء من المساقات التعريفية بعلوم الحياة، يقوم الطلاب بالاندراج ضمن مختبرات لتطبيق مبادئ فهم السموم للبحوثات والدراسات الأخرى، ويقوم طلاب الدراسات العليا بالخوض ضمن قطاعات مختلفة، مثلاً الصناعات الدوائية أوتطبيق القانون، والتي تطبق أساليب فهم السموم في عملهم. توصي جمعية فهم السموم (سوت)، بأن الطلاب الذين لم يتخرجوا بعد من الفترة الثانوية في المدارس التي لا تقدم درجة بكالوريوس في فهم السموم بالنظر في تحقيق شهادة بالكيمياء أوالأحياء. بالإضافة لذلك، تنصح منظمة ال(سوت) خبراء السموم الطموحين بأخذ دورات في الإحصاء والرياضيات، بالإضافة لكسب خبرة في المختبرات، عن طريق دورات مخبرية، ومشاريع بحثية بين الطلاب، والتدريب.

الواجبات

يقوم عالم السموم بالكثير من الواجبات، من ضمنها الأبحاث الأكاديمية، والمجالات غير الربحية والمجالات الصناعية، تقييم سلامة المنتجات، الاستشارات، الخدمات العامة، والتنظيم القانوني. كما يقوم أيضاً بعمل دراسات وتجارب مصممة بعناية، من أجل البحث وتقييم آثار المواد الكيميائية. هذه التجارب تساعد في فهم الكمية المحددة لمادة، والتي يمكن حتى تسبب الأذى والمخاطر المحتملة لكونه قريب، أوبسبب استخدام بعض المنتجات التي تحوي مادة كيمائية معينة. قد تتراوح المشاريع البحثية من تقييم آثار الملوثات السامة على البيئة، لتقييم مدى استجابة نظام المناعة البشري للمركبات الكييائية في العقاقير الصيدلانية، في حين حتى من الواجبات الأساسية لفهماء السموم هوتحديد تأثير المواد الكيميائية على الكائن الحي ومحطيها، واجبات الوظيفة المحددة قد تختلف بالاعتماد على الصناعة والعمالة، على سبيل المثال: قد يبحث فهماء السموم المختصين بالطب الشرعي على المواد السامة في مسرح الجريمة، بينما فهماء السموم المائية سيهتم بتحليل وتحديد مستوى السميّة في المياه العادمة.

التعويض

الرواتب للوظائف في فهم السموم، تعتمد على عدة عوامل: منها التحصيل الدراسي ومستوى التعليم، المجال، والخبرة. يلاحظ المخط الأمريكي لإحصاءات العمل(BLS)، حتى الوظائف للفهماء البيولوجيين والتي بشكل عام تضم فهماء السموم، من المتسقط حتى ترتفع بنسبة 21% بين عامي 2008 و2018. كما يلاحظ ال(BLS) ، حتى هذه الزيادة قد تكون بسبب البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا الحيوية، بالإضافة إلى ازدياد ميزانية البحوث الطبية والأساسية في العلوم الحياتية.

سمية المواد الناتجة من عملية الأيض داخل الجسم

الكثير من المواد التي تعتبر سامة تؤدي تأثيرها السمي بشكل غير مباشر. مثال: الكحولي أوالميثانول يتحول داخل الجسم عن طريق الكبد إلى فورمالديهيد وحمض الفورميك (formaldehyde and formic acid) وهاتان المادتان هما السبب في الأثر السام للكحول. بالنسبة للأدوية، الكثير من الأدوية تتحول إلى سموم في الكبد، مثال على ذلك أسيتامينوفين (باراسيتامول) خصوصا عند الأشخاص المدمنين على الكحول. الاختلافات الجينية في بعض إنزيمات الكبد تجعل السمية تجاه بعض المواد تختلف من إنسان لآخر. بعض الأدوية تصبح سامة إذا أعطيت مع أدوية أخرى. هناك أبحاث يقوم بها المتخصصون في فهم السموم وتضم: التعهد على إنزيمات الكبد التي تحول المركب إلى سم، وما هي نواتج هذا التحويل وتحت أي ظرف وفي أي من الناس يحدث هذا التحول.

المجالات تحت فهم السموم

هناك الكثير من المجالات في مجال فهم السموم والتي تهتم بجوانب حيوية وكيميائية مختلفة في هذه المنطقة. مثل:

تأثير السموم علي الجينات toxicogenomics
فهم السموم المائية Aquatic toxicology)
فهم السموم الكيميائي (الصيدلاني) (Chemical (pharmaceutical) toxicology)
Ecotoxicology
فهم السموم البيئي ((Environmental toxicology
فهم السموم في الطب الشرعي (Forensic toxicology)
فهم السموم النانوي(Nanotoxicology)
فهم السموم الطبي Medical toxicology))

فهم السموم الكيميائي (الصيدلاني)

هوفهم يضم دراسة الهجريب وآلية العمل المتعلقة بالتأثير السمي لمادة كيميائية. ويضم الأبحاث بتقنيات حديثة متعلقة بجوانب كيميائية في فهم الأدوية. الأبحاث في هذا المجال متعددة المجالات بشكل كبير حيث تمتد إلى: الكيمياء الحاسوبية (computational chemistry), والكيمياء التصنيعية (synthetic chemistry), واكتشاف الأدوية (drug discovery), وأيض الأدوية (drug metabolism), وآلية العمل (mechanisms of action).

انظر أيضا

الاشكال الصيدلية
فهم العقاقير
تلوث Pollution
سمية Toxicity
الترياق (مضاد السموم)
السموم المائية

مراجع

^ Hodgson, Ernest (2010). A Textbook of Modern Toxicology. John Wiley and Sons. صفحة 10. ISBN .
^ Levey, Martin (1966). Medieval Arabic Toxicology: The Book on Poisons of ibn Wahshiyya and its Relation to Early Native American and Greek Texts.
^ "Biography of Mathieu Joseph Bonaventure Orfila (1787–1853)". U.S. National Library of Medicine. مؤرشف من الأصل في أربعة أبريل 2019.
↑ Ottoboni, M. Alice (1991). The dose makes the poison : a plain-language guide to toxicology (الطبعة 2nd). New York, N.Y: Van Nostrand Reinhold. ISBN .
^ Committee on Risk Assessment of Hazardous Air Pollutants, Commission on Life Sciences, National Research Council (1994). Science and judgement in risk assessment. The National Academic Press. صفحة 56. ISBN . صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
↑ "Human Health Toxicity Assessment". United States Environmental Protection Agencies. مؤرشف من الأصل فيتسعة ديسمبر 2014.
^ Bruin, Yuri.; et al. (2009). "Testing methods and toxicity assessment (Including alternatives)". Academic Press. ELSEVIER: 497–514. doi:10.1016/B978-0-12-373593-5.00060-4. Explicit use of et al. in: |الأول= (مساعدة)
^ "The importance of animal in research". Society of Toxicology. 2014. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2016.
^ "Existing Non-animal Alternatives". AltTox.org.ثمانية September 2011. مؤرشف من الأصل في 28 أبريل 2014.
^ "Alternative toxicity test methods: reducing, refining and replacing animal use for safety testing" (PDF). Society of Toxicology. مؤرشف من الأصل (PDF) في أربعة مارس 2016.
^ Alan M. Goldberg. The Principles of Humane Experimental Technique: Is It Relevant Today? Altex 27, Special Issue 2010 نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على مسقط واي باك مشين.
^ Adler. S.; et al. (2011). "Alternative (non-animal)methods for cosmetic testing: current status and future prospects - 2010". Arch Toxicol. Springer-Verlag. 85 (1): 367–485. doi:10.1007/s00204-011-0693-2. Explicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)
↑ Leeuwen van.C.J., Vermeire T.G. (2007). Risk assessment of chemicals: An introduction. New York: Springer. صفحات 451–479. ISBN .
^ Reisfeld, B; Mayeno, A. N. (2012). "What is Computational Toxicology?". Computational Toxicology. 929. صفحات 3–7. doi:10.1007/978-1-62703-050-2_1. ISBN . PMID 23007423.
^ Hartung, T (2009). "A toxicology for the 21st century--mapping the road ahead". Toxicological Sciences. 109 (1): 18–23. doi:10.1093/toxsci/kfp059. PMC 2675641. PMID 19357069.
^ Berg, N; De Wever, B; Fuchs, H. W.; Gaca, M; Krul, C; Roggen, E. L. (2011). "Toxicology in the 21st century--working our way towards a visionary reality". Toxicology in Vitro. 25 (4): 874–81. doi:10.1016/j.tiv.2011.02.008. PMID 21338664.

Amdur MO, Doull J, Klaassen, CD. 1993. Cassarett and Doull's Toxicology: The Basic Science of Poisons. New York: McGraw-Hill, Inc.
Gilbert SG. A Small Dose of Toxicology – The Health Effects of Common Chemicals. CRC Press, Boca Raton, February 2004, p 266. – see web site http://www.asmalldoseof.org/
Hodgeson E, Levi PE. 1987. A Textbook of Modern Toxicology. New York: Elsevier Science Publishing Co., Inc.

وصلات خارجية

A Small Dose of Toxicology - information on health effects of commmon chemicals
Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR)
Society of Toxicology
American College of Toxicology
European Centre for Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals
Toxicity and hazard data on industrial chemicals
International Conference on Harmonisation
International Toxicity Estimates for Risk Database
The International Association of Forensic Toxicologists
Department of Health and Human Services National Toxicology Program (NTP)
NLM ToxSeek - a meta search engine for Environmental Health & Toxicology
NLM TOXNET - Databases on toxicology, hazardous chemicals, environmental health, and toxic releases.
NLM Toxicology and Environmental Health Information Program
Medical Research Council Toxicology Unit
American Association of Poison Control Centers (AAPCC)
ToxicologySource
Food, Agriculture and Natural Science Careers : Toxicologist
Society of Toxicological Pathology