علم السموم

اساسيات في علم السموم

وعلى صعيد آخر، لاستكشاف جرعة، يتم فحص المواد بنماذج حادة ومزمنة. بشكل عام أجريت مجموعة مختلفة من التجارب لتحديد فيما إن كانت المادة مسببة للسرطان، ودراسة أشكال أخرى للسميّة.

كذلك، 1.طريقة التعرض للمادة (تعاطيها) (عن طريق الفم، الاستنشاق، أو الجلد)

2.الجرعة (المدة والتركيز المعرض له).

كذلك، هدف تقييم السميّة: هو تحديد التأثير المعاكس (المضاد) لمادة ما. التأثير العكسي يعتمد على عاملين أساسيّين:

العوامل التي تؤثر بالسمّية الكيميائية

التخصصات تحت علم السموم

إضافةً إلى ذلك، هناك الكثير من التخصصات في مجال علم السموم والتي تهتم بجوانب حيوية وكيميائية مختلفة في هذه المنطقة. مثل:

التعويض

وفي هذا الصدد، يلاحظ المكتب الأمريكي لإحصاءات العمل (BLS)، أن الوظائف للعلماء البيولوجيين والتي بشكل عام تشمل علماء السموم، من المتوقع أن ترتفع بنسبة 21% بين عامي 2008 و 2018.

سمية المواد الناتجة من عملية الأيض داخل الجسم

ومن جهة أخرى، الرواتب للوظائف في علم السموم، تعتمد على عدة عوامل: منها التحصيل الدراسي ومستوى التعليم، التخصص، والخبرة.

كذلك، الكثير من المواد التي تعتبر سامة تؤدي تأثيرها السمي بشكل غير مباشر. مثال: الكحولي أو الميثانول 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 شخص لآخر. بعض الأدوية تصبح سامة إذا أعطيت مع أدوية أخرى. هناك أبحاث يقوم بها المتخصصون في علم السموم وتشمل: التعرف على إنزيمات الكبد التي تحول المركب إلى سم، وما هي نواتج هذا التحويل وتحت أي ظرف وفي أي من الناس يحدث هذا التحول.

ومن جهة أخرى، كما يلاحظ ال (BLS)، أن هذه الزيادة قد تكون بسبب البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا الحيوية، فضلًا عن ارتفاع ميزانية البحوث الطبية والأساسية في العلوم الحياتية.

طرق التجارب على الحيوانات

وفي السياق ذاته، الآداة التقليدية للتجربة في علم السموم: هي الاختبار على الحيوانات..

وعلى صعيد آخر، ففي سنة 2014، وفرت التجارب على الحيوانات المعلومات التي لم تكن متوافرة بالوسائل الأخرى عن آلية عمل هذه المواد في الكائن الحي.

المتطلبات

ومن جهة أخرى، توصي (سوت)، بأن الطلاب الذين لم يتخرجوا بعد من المرحلة الثانوية في المدارس التي لا تقدم درجة بكالوريوس في علم السموم بالنظر في تحقيق شهادة بالكيمياء أو الأحياء. 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.

وعلى صعيد آخر، بعد الانتهاء من المساقات التعريفية بعلوم الحياة، يقوم الطلاب بالاندراج ضمن مختبرات لتطبيق مبادئ علم السموم للبحوثات والدراسات الأخرى، ويقوم طلاب الدراسات العليا بالخوض ضمن قطاعات مختلفة، مثلاً الصناعات الدوائية أو تطبيق القانون، والتي تطبق أساليب علم السموم في عملهم.

من جانب آخر، لكي تستطيع العمل كعالم في السموم (خبير في علم السموم)، على الشخص أن يحصل على درجة في علم السموم أو درجة مقاربة مثلا في الأحياء، أو الكيمياء أو الكيمياء الحيوية.

وفي هذا الصدد، برامج درجة البكالوريوس تغطي التركيب الكيميائي للمواد السامة، إلى جانب آثارها على الكيمياء الحيوية، علم وظائف الأعضاء«الفسيولوجي»، علم البيئة.

طرق الاختبار البديلة

ومن ناحية أخرى، هذا العمل يتطلب خبرة في تصميم الجزيئات والاحصاءات فضلًا عن آراء خبرة في الكيمياء والأحياء وعلم السموم.

وفي السياق ذاته، استخدام النماذج الحاسوبية هو مثال على طرق الاختبار البديلة، واستخدام تلك النماذج للمواد الكيميائية والبروتينات، كذلك يمكّن من تحديد علاقة الشكل مع النشاط، كما أمكن من تحديد البنية الكيميائية التي تستطيع الارتباط والتتداخل مع البروتينات ذات الوظائف الأساسية.

كذلك، من أواخر ال 1950، سعى مجال علم السموم إلى التقليل أو القضاء 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، أو استخدام أشكال الحياة الأكثر بساطة إذا كان ذلك ممكنا.

من جهة ثانية، بينما تبقى التجارب على الحيوانات هي أفضل وسيلة لتقدير التأثير على الإنسان، هناك مخاوف أخلاقية وتقنية فيما يتعلق بالتجارب على الحيوانات.

وعلى صعيد آخر، في بعض الحالات، تم التحويل من إجراء الدراسات على الحيوانات بموجب القانون أو اللوائح، ففي سنة 2013، قام الاتحاد الأوروبي بمنع إجراء التجارب على الحيوانات إذا كان لغايات مستحضرات التجميل.

علم السموم كمهنة

ومن ناحية أخرى، خبير السموم أو العالم في علم السموم، هو العالم أو الشخص في المجال الطبي مختص في دراسة الحالات والآليات والعلاجات واكتشاف السموم، خصوصا تسمّم الناس.

ومن ناحية أخرى، للعمل كخبير في السموم، على الشخص أن يحصل على درجة في علم السموم أو درجة مقاربة مثلا في الأحياء، أو الكيمياء أو الكيمياء الحيوية، فخبير السموم عليه مجموعة من الواجبات المختلفة، من ضمنها إجراء البحوثات في المجالات الأكاديمية، غير الربحية والمجالات الصناعية، وتقييم سلامة المنتجات، والاستشارات، إلى جانب الخدمات العامة والأمور والتنظيمات القانونية.

•علم السموم البيئي ((Environmental toxicology

• •علم السموم في الطب الشرعي (Forensic toxicology)
• •علم السموم النانوي (Nanotoxicology)
• •علم السموم الطبي Medical toxicology))
• علم السموم الكيميائي (الصيدلاني)

من جانب آخر، هوعلم يشمل دراسة التركيب وآلية العمل المتعلقة بالتأثير السمي لمادة كيميائية. ويشمل الأبحاث بتقنيات حديثة متعلقة بجوانب كيميائية في علم الأدوية. الأبحاث في هذا المجال متعددة التخصصات إلى حدّ 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).

الجرعة

• طريقة التعرض للمادة:
• بالهضم، عن طريق الاستنشاق، أو عن طريق امتصاص الجلد.
• عوامل أخرى:
• النوع
• العمر
• الجنس
• الصحة
• البيئة
• عوامل فردية

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

الواجبات

علاوةً على ذلك، كما يقوم كذلك بعمل دراسات وتجارب مصممة بعناية، من أجل البحث وتقييم آثار المواد الكيميائية. هذه التجارب تساعد في معرفة الكمية المحددة لمادة، والتي يمكن أن تسبب الأذى والمخاطر المحتملة لكونه قريب، أو بسبب استخدام بعض المنتجات التي تحوي مادة كيمائية معينة.

وفي هذا الصدد، قد تتراوح المشاريع البحثية من تقييم آثار الملوثات السامة على البيئة، لتقييم مدى استجابة نظام المناعة البشري للمركبات الكييائية في العقاقير الصيدلانية، في حين أن من الواجبات الأساسية لعلماء السموم هو تحديد تأثير المواد الكيميائية على الكائن الحي ومحطيها، واجبات الوظيفة المحددة قد تختلف بالاعتماد على الصناعة والعمالة، مثلًا: قد يبحث علماء السموم المختصين بالطب الشرعي على المواد السامة في مسرح الجريمة، بينما علماء السموم المائية سيهتم بتحليل وتحديد مستوى السميّة في المياه العادمة.

وعلى صعيد آخر، يقوم عالم السموم بالكثير من الواجبات، من ضمنها الأبحاث الأكاديمية، والمجالات غير الربحية والمجالات الصناعية، تقييم سلامة المنتجات، الاستشارات، الخدمات العامة، والتنظيم القانوني.

طرق الاختبار

وعلى صعيد آخر، التجارب التي تعنى بالسمية، قد تُجرى إما داخل جسم الكائن الحي (مستعملا كل الحيوان)، أو خارج جسم الكائن الحي (مجرباً على خلايا أو أنسجة معزولة)، أو حاسوبياً (ضمن محاكاة للكمبيوتر).

•تأثير السموم علي الجيناتtoxicogenomics

• •علم السموم المائية Aquatic toxicology)
• •علم السموم الكيميائي (الصيدلاني) (Chemical (pharmaceutical) toxicology)
• •Ecotoxicology

نشأة علم السموم

في هذا الإطار، كما ويعتبر ماثيو أورفيلا الأب الحديث لعلم السموم، بعد إعطاء الموضوع أولى التعاملات الرسمية في سنة 1813 في كتابه (Traité des poisons)، كذلك يسمى Toxicologiegénérale.والتي تعني علم السموم العام..

وفي هذا السياق، ثيوفراستوس فيليبوس (Theophrastus Phillipus Auroleus Bombastus von Hohenheim) الذي عاش بين عامي (1493–1541م) كذلك يعتبر أبا لعلم السموم. ينسب له القول التالي «كل الأشياء سامة ولا يوجد شيء بدون سمية، وحدها الجرعة هي ما تجعل الأشياء غير سامة». وتختصر هذه المقولة إلى «الجرعة تصنع السمية».

وفي السياق ذاته، في سنة 1850 قدم جين ستاس (Jean Stas) الأدلة على أن البلجيكي (de Bocarmé Hypolyte Visart) قتل أخاه عن طريق تسميمه بالنيكوتين.

من جانب آخر، الطبيب اليوناني ديسقوريدوس (Dioscorides) هو أول من حاول تصنيف النباتات حسب تأثيراتها السمية والعلاجية. ابن وحشية كتب كتابا عن السموم في القرن التاسع أو العاشر الميلادي.

وفي السياق ذاته، ’’’العلاقة بين الجرعة وأثرها على الكائن الحي’’’ الذي يتعرض لها تمثل أهمية قصوى في علم السموم. المعيار الرئيسي فيما يتعلق بسمية مادة كيميائية هي الجرعة (كمية التعرض للمادة). كل 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 أو بدائل أخرى عندما يتعلق الاختبار بالسمية على الإنسان).

من جهة ثانية، في عام 1850، أصبح أول شخص ينجح بعزل السموم النباتية من الأنسجة البشرية، ممّا أتاح له التعرف على النيكوتين كمادة سامة في قضية قتل بوكريم الشهيرة، مقدّما الأدلة اللازمة لاتهام الكونت البلجيكي هيبولايت فيزارت دي بوكارمي" " بقتل أخ زوجته.

وفي هذا الصدد، يعتبر ماثيو اورفيلا (Mathieu Orfila) الأب الحديث لعلم السموم حيث أعطى هذا العلم صفته الرسمية عام 1813م في كتابه الذي أسماه (Traité des poisons).

وفي السياق ذاته، ديسقوريدوس (Dioscorides) طبيب ذا أصل يوناني في بلاط الإمبراطور الروماني (نيرو)، قام بالمحاولة الأولى لتصنيف النباتات بحسب تأثيراتهم العلاجية والسمية. قام (ابن وحشية) بتأليف كتاب عن السموم في القرن التاسع والعاشر الميلادي.

كذلك، كما ويعتبر ثيوفراستوس فون هوهينهايم "Theophrastus PhillipusAuroleusBombastus von Hohenheim " 1493- 1541 (كذلك يشار اليه ب باراسيلسيوس «باراسيلسوس»، وذلك بسبب اعتقاده بأن دراساته كانت فوق أو ما وراء أعمال سيلسوس "Celsus"- وهو طبيب روماني من القرن الأول)الأب لعلم السموم. وينسب اليه القول الكلاسيكي المأثور في علم السموم:"Alle Dinge sind Gift und nichtsistohne Gift; allein die Dosismacht, dassein Ding kein Gift ist " والتي عند ترجمتها تعني: كل الأشياء عبارة 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

تأثير السموم علي الجينات toxicogenomics

• علم السموم المائية Aquatic toxicology)
• علم السموم الكيميائي (الصيدلاني) (Chemical (pharmaceutical) toxicology)
• Ecotoxicology

التخصصات تحت علم السموم

في هذا الإطار، هناك الكثير من التخصصات في مجال علم السموم والتي تهتم بجوانب حيوية وكيميائية مختلفة في هذه المنطقة.

مثل:

علم السموم المحوسب

علاوةً على ذلك، ضمن مشروع علم السموم في القرن الواحد والعشرين تم تحديد "deep neural network" و "Random Forest" و Support vector Machines" " كأفضل النماذج التي تعنى بالتنبؤ والتي يمكن أن تصل لنفس أداء التجارب في المختبر.

كذلك، نظام علم السموم المحوسب الذي يطور نماذج رياضية، ونماذج تعتمد على الكمبيوتر، وذلك لفهم أفضل والتنبؤ بالتأثيرات الصحية الضارة الناجمة عن النلوثات البيئية والصيدلانية. .

علم السموم البيئي ((Environmental toxicology

• انظر كذلك
• علم السموم المائية
• سموميات بيئية
• علم السموم الشرعي
• تاريخ السم
• طرق تأثير السموم
• علم السموم النانوي
• علم السموم المهنية

• علم السموم في الطب الشرعي (Forensic toxicology)
• علم السموم النانوي (Nanotoxicology)
• علم السموم الطبي Medical toxicology))
• علم السموم الكيميائي (الصيدلاني)

ومن ناحية أخرى، هو علم يشمل دراسة التركيب وآلية العمل المتعلقة بالتأثير السمي لمادة كيميائية. ويشمل الأبحاث بتقنيات حديثة متعلقة بجوانب كيميائية في علم الأدوية. الأبحاث في هذا المجال متعددة التخصصات إلى حدّ 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).