หลักการพิษวิทยา หรือ Principle of Toxicology เริ่มด้วยคำจำกัดความของคำว่า พิษวิทยา หรือ Toxicology ซึ่งคือการศึกษาเรื่องสารเคมีและสิ่งทางกายภาพที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา ตอบสนองที่เป็นผลเสียต่อสิ่งที่มีชีวิต ที่สารเข้าไปมีปฏิสัมพันธ์ ปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ต่อสิ่งมีชีวิต มีได้ค่อนข้างกว้างตั้งแต่ปฏิกิริยาเล็กน้อย เช่นระคายเคือง น้ำตาไหล ถึงที่รุนแรง เช่นตับ ไต ถูกทำลาย เกิดความพิการขึ้นเช่นโรคปอด ไตวาย หรือเป็นมะเร็ง เรียกสารนั้นว่าสารพิษ หรือ toxicant โดยวิชาดังกล่าวนี้ มีบทบาทหลักสำคัญ 2 ประการคือ
1. Examine the nature of adverse effects produced by chemical or physical agents
2. Asses the probability of their occurrence เราแบ่งความ เป็นพิษของสารพิษได้หลายแบบ แบบหนึ่ง คือการแบ่งตาม temporal duration of effects โดยแบ่ง เป็น
1. Acute toxicity :
has a sudden onset for a short period of time(reversible)
2. Chronic toxicity:
gradually unclear onset for a long period of time(irreversible or permanent or constant) หรือแบ่งตาม site of action โดยแบ่ง เป็น
1. Local toxicity : occurs at the site of application or exposure between toxicant and biologi system.
2. Systemic toxicity: requires absorption of toxicant within the body and then distribution of toxicant via the blood stream to susceptible organ(s) which are the sites of action
สารบางชนิด มีผลแบบทั้ง local และ systemic เช่นคาร์บอนเตตราคลอไรด์ ในปริมาณที่เข้มข้นสูงจะทำให้มี local toxicity ด้วยระคายเคืองเยื่อบุตา แสบตา และมีผล systemic ด้วย
นอกจากนั้น สารพิษยังจำแนกได้ตามอวัยวะที่สารนั้นไปทำลายด้วย ได้แก่
-hepatotoxin หรือสารพิษต่อตับ
-nephrotoxin หรือสารพิษต่อไต
-teratogen หรือสารพิษที่ทำให้เกิด birth defect
-allergen หรือสารพิษที่กระตุ้นให้ร่างกายผลิตสารที่ทำให้เกิด allergic like reaction ที่เป็นอันตราย
-carcinogen หรือสารพิษที่ทำให้เกิดมะเร็ง
-hematotoxin หรือสารพิษต่อระบบเลือด
ในการจะเข้าใจความเป็นพิษของสารพิษจำเป็นต้องมีความ เข้าใจหลักการของ physioIogy, biology, biochemistry, pathology, mathematics, และศาสตร์อื่นๆ
Dose Response Relationship
สารพิษทำให้เกิดความผิดปกติในระบบของสิ่งมีชีวิต หรือทำลายสิ่งมีชีวิตได้ แต่ยังขึ้นกับ dose ที่สิ่งมีชีวิตได้รับเข้าไปด้วย Paracelsus กล่าว่า ” All substances are poisons, there is non which is not poison, the right dose differentiates a poison or remedy หรือ “There are no harmless substances, but only harmless ways of using substances”
ดังนั้น จะพิจารณาสารใด ต้องดูที่ dose response relationship ในการศึกษาทางพิษวิทยา หรือการทำ toxicity test
dose response reIationship คือสัดส่วนของสิ่งมีชีวิตที่ทดสอบหรือสนใจ ซึ่งมีปฏิกิริยาตอบสนอง แต่ละช่วงของปริมาณสารที่กำหนด ในระยะเวลาสัมผัสที่กำหนด เช่นจำนวนตาย จำนวนป่วย เช่น จำนวนตายของสัตว์ทดลองเพิ่มขึ้นอย่าง consistantIy เมื่อปริมาณสารเคมีที่ให้เพิ่มขึ้น ตรงข้ามกับ therapeutic agents
ซึ่งในการออกแบบการศึกษา ต้องคำนึงถึง
-selection of a test organism
-selection of a response to monitor or measure
-an exposure period or test duration
-a series of dose to test
ซึ่ง dose ที่ใช้ทดสอบ มีใหญ่ๆ 3 ชนิด
-lethal dose(LD) ในการทดสอบที่ปฏิกิริยาตอบสนอง เป็นเรื่อง การตาย
-effective dose(ED) ในการทดสอบที่มีปฏิกิริยาตอบสนองที่พึงประสงค์
-toxic dose(TD) ในการทดสอบที่มีปฏิกิริยาตอบสนองที่ไม่พึงประสงค์
ในการใช้ dose response relationship ควรได้ดู curve ซึ่ง curve ที่เราใช้ดูเป็น cumulative dose response curve ไม่ใช้ frequency dose response curve ซึ่งเรามักใช้ในการเปรียบ เทียบระดับความเป็นพิษ เพื่อกำหนดระดับที่ไม่อันตรายซึ่งยอมรับได้ โดยการ extrapolate ผลทางพิษวิทยานี้ เพื่อใช้กับมนุษย์ แต่ในทางปฏิบัติมักมีข้อจำกัดในการใช้ข้อมูลพิษวิทยาที่ศึกษาในสัตว์ทดลอง เนื่องจากผลการศึกษาที่ได้จากต่าง species กับมนุษย์มาก และสภาพการให้ dose ในพิษวิทยา กับการที่มนุษย์ต้อง expose จริงในชีวิตแตกต่างกันมาก ตลอดจนระยะเวลาในการ expose นั้น สัตว์ทดลองก็ทำได้จำกัด เนื่องจากส่วนใหญ่ มี life span น้อย ไม่สามารถทำการศึกษาแบบ expose เรื้อรังได้ ในปัจจุบัน จึงใช้ข้อมูลและการศึกษาทางระบาดวิทยาเพิ่มขึ้น และใช้ข้อมูลในทางพิษวิทยาส่วนใหญ่ในเรื่องของการอธิบาย และเข้าใจ nature ของ adverse effect หรือเรื่องเกี่ยวกับ absorption ผ่าน route ต่างๆ การ distribution ตามอวัยวะต่างๆ การกำจัดสารนั้น และพยาธิสภาพเป็นส่วนใหญ่ และเน้นหนักการศึกษาแบบ acute
ต่อไปเป็นตัวอย่างของ cumulative dose response relationship ต้องพิจารณาให้ดี ดูผิวเผินอาจเห็นว่าความเป็นพิษของสาร A มากกว่าสาร B แต่ความเป็นพิษของสาร A ไม่ได้รุนแรงกว่าสาร B เสมอไป โดยเฉพาะที่ dose ต่ำ
ปัจจัยที่มีผลต่อ dose response curve ได้แก่ เพศ อายุ genetic makeup ทางที่ได้รับสาร และ effect of chemical interaction จะมีผลชนิดต่างๆ ซึ่งเราต้องพิจารณาด้วยดังตาราง
Absortion, diStribution. and elimination of toxicant
เมื่อสิ่งมีชีวิตได้รับสารพิษเข้าไป ต้องพิจารณาถึง target tissue ที่สารพิษไปสะสม ไปทำลาย เช่นตะกั่ว 90% จะไปสะสมที่กระดูก และไปทำลายระบบประสาท ไต และระบบเลือด แต่สารกลุ่ม chlorinated hydrocarbon จะเข้าไปสะสมใน fat แต่ไม่ได้ทำให้เกิดพิษที่ tissue นี้ โดยต้องพิจารณาหลักการทางสรีรวิทยา และชีวเคมี ซึ่งเป็นส่วนสำคัญใน absortion, distribution และ elimination ของสารพิษ ได้แก่ ดังรูป
-ความสำคัญของ lipid solubility, molecular size, degree of ionization, ซึ่งจะกำหนดการผ่าน membrane ของสารแบบ passive tranfer หรือ diffusion ในอัตราอย่างไร และอื่นๆ
-การดูดซึมผ่านทาง Gl tract ซึ่งขึ้นกับภาวะ pH การมีอยู่ของ villi และการมีอาหารใน GI อย่างไร หรือไม่
-การดูดซึมผ่านผิวหนังนั้น โครงสร้างของผิวหนังเป็นสิ่งกำหนดที่สำคัญ ใน rate of diffusion
-การดูดซึมผ่านปอดนั้น สถานะของสารมีความสำคัญเช่น เป็น solid, liquid, gas หรือ vapour ขนาด และความเข้มข้นของสาร ขนาดโต 5 ไมครอน หรือมากกว่าจะอยู่ที่ Nasopharyngeal area
-simple kinetic model เรื่อง deposition (distribution, metabolism, excretion)
-biotranformation (oxidation, reduction ,hydrolysis, conjugation)
-excretion ทางไตเป็นส่วนใหญ่ ผ่านตับ และมีส่วนน้อยกำจัดทางผิวหนัง เหงื่อ ผม เล็บ น้ำนม
Acute and Chronic Toxicity
สำหรับความเป็นพิษที่สนใจกันในทางเวชศาสตร์เดิมๆ มักเป็นด้านเฉียบพลัน เช่น เมื่อกล่าวถึงผู้ป่วยได้รับพิษสารกำจัดศัตรูพืช ก็จะคิดถึงพิษเฉียบพลัน หรือคำนึงถึงการรักษาแบบ emergency care ซึ่งถูกต้องอยู่ แต่ในปัญหาสารพิษที่มีมากมาย และปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมนี้ทั่วไป และสิ่งแวดล้อมการทำงานมักเป็นลักษณะ chronic exposure และ chronic toxicity ซึ่งกำลังเป็นปัญหาทางสาธารณสุขที่สำคัญในยุคนี้ เนื่องจากทำการทำลายอวัยวะและหน้าที่ของอวัยวะแบบถาวร กลับคืนไม่ได้ (irriversile) และทำให้เกิดมะเร็งได้ ดังรูป
สารพิษนิดต่างๆ จำแนกตามชนิดของสารพิษต่ออวัยวะ ที่สำคัญ และพบได้บ่อย
-ในที่นี้จะแสดงถึง hematotoxin, nephrotoxin, hepatotoxin, carcinogen ดังตารางต่อไป และ neurotoxin ซึ่งจะแสดงตาราง เฉพาะผลจาก solvent ที่พบอันตรายต่อ CNS บ่อย
โลหะหนัก สารพิษสำคัญที่พบบ่อย และพิษของโลหะจำแนกตามอวัยวะ
ในที่นี้ จะเน้นหนักโลหะที่มีความเป็นพิษสูง และพบปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม และเป็นปัญหาทางการแพทย์ และการสาธารณสุขที่สำคัญในขณะนี้ โดยเฉพาาะตะกั่ว ดังรูป
พิษวิทยาคลีนิค(Clinical Toxicology)
คือพิษวิทยาที่ว่าด้วย chemical poisoning ในด้านการวินิจฉัย และการรักษา ตลอดถึงการป้องกันการเกิดพิษทางคลีนิคในคน จำเป็นต้องมีความเข้าใจหลักการที่ถูกต้อง 2 ประการ คือ
1. Exposure of toxicant
2. Adverse effects of toxicant in individual
1. Exposure หมายรวมถึง ประวัติการสัมผัสสารพิษ ชนิดของสารพิษ (ถ้าบอกได้) มีตัวอย่างด้วย หรือฉลาก ให้นำภาชนะใส่สารที่ค้างอยู่มาถ้า เป็นกรณีที่ได้รับปริมาณมาก รวมถึงว่าได้รับ เมื่อใด เท่าใด ถ้าไม่ได้ชนิดของสารพิษที่ได้รับ ให้บอกลักษณะของสาร เช่นสี กลิ่น รส ลักษณะ เป็นของแข็ง ของเหลว กาซ ไอ ใส ขุ่น เช่นสารเคมีเบื่อหนู ผงละเอียดสีดำ ก็เป็น Zinc phosphide, เป็นเกล็ดสีชมพูเข้มก็เป็น thallium sulphate, เป็นผงสีฟ้าหยาบ ก็อาจเป็น warfarin หรืออย่างกรณีท่าเรือคลองเตย ผู้สัมผัสก็บอกได้ เป็นกลิ่นฉุน ทำให้แสบตา หรือกรณีแม่เมาะนั้นผู้สัมผัสมลพิษก็บอกได้ว่า เป็นลักษณะเถ้าสีเทา และ ได้กลิ่นแบบกลิ่นลิกไนท์ หรือตรวจการสัมผัสจากสิ่งตกค้างที่ร่างกาย เสื้อผ้า ที่เป็นหลักฐานว่าผู้นั้นได้สัมผัสสาร ตลอดจนกลิ่น สิ่งเปื้อน หรือการตรวจพบปัจจัยสัมผัสในสิ่งแวดล้อมของผู้สัมผัส ซึ่งก็มีตั้งแต่ตรวจพบว่ามี และมีเท่าใด เช่นตรวจพบกาซ sulphurdioxide ได้ในกรณีแม่เมาะ ส่วนที่มีเท่าใด สูงหรือไม่สูงกว่าค่าที่ทางการกำหนดหรือไม่ที่เป็นที่กล่าวถึงกันบ่อย และเรียกว่าค่ามาตรฐานนั้นเป็นปัญหาด้านการจัดการ และการบริหารควบคุมมลพิษ หรือ action level และคำว่ามาตรฐานของมลพิษนั้นในทางวิชาการเวชศาสตร์สิ่งแวดล้อมไม่มี เนื่องจากเป็น exposure ที่ไม่พึงประสงค์ จะใช้คำว่าระดับที่ยอม (ของผู้ที่เกี่ยวข้องทุกภาคี) รับความเสี่ยงที่จะสัมผัสและเกิดโรคของสังคมนั้นๆ ซึ่งก็แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ค่านี้ไม่มีพื้นฐานทางวิชาการพิษวิทยามากนัก เพราะต้องรวมค่าความเป็นไปได้ในการควบคุมมลพิษนั้นๆ ของสังคมด้วย ค่านี้ไม่เกี่ยวข้องกับการ เกิดพิษของบุคคลที่ได้รับสาร เนื่องจากการเกิดพิษยังขึ้นกับปัจจัยของบุคคลที่ได้รับสาร suscept ibiIty ของ host กลุ่มผู้สัมผัสว่า เป็น Vulnerable group หรือไม่ Exposure อีกอย่างหนึ่งคือ การตรวจหาสารพิษ หรือ metabolite ของสารนั้นในร่างกาย ซึ่งจะช่วยบอกถึงว่า exposure ที่มีนอกร่างกาย (ในสิ่งแวดล้อม)ได้ absorbed เข้าสู่ร่างกายหรือไม่ และ มีระดับเป็นอย่างไร เช่นการวัดตะกั่วในเลือด ปัสสาวะ หรือวัดลมหายใจออกหาปริมาณ carbonnronoxide ซึ่งถ้ามีก็บอกเพียงว่า เป็นผู้ที่มีมลพิษในร่างกาย และควรต้องรู้ต่อไปว่าผู้นั้นเป็น acute toxicant absorber หรือ chronic toxicant absorber เช่น chronic lead absorber ซึ่งเป็นกลุ่มเสี่ยงในการเกิดโรคพิษตะกั่วเรื้อตังต่อไป จะมีตะกั่วในเลือดต่ำ แต่มีตะกั่วสะสมอยู่ใน tissue อื่นๆ มาก รวมทั้งมีตะกั่วในปัสสาวะ 24 ชั่วโมง หรือ morning urine สูง ในชั้นนี้ยังไม่เรียกว่าเป็นผู้ป่วยโรคพิษ ยังคงเป็นเพียงกลุ่มเสี่ยง ฉะนั้นระดับตะกั่วใน เลือดไม่ใช้เป็นดัชนีบอกโรคอย่างที่เข้าใจผิดกันในปัจจุบัน ว่าตะกั่วในเลือดระดับนั้น ระดับนี้ จึงจะเป็นโรค หรือเป็นพิษตะกั่วได้ กล่าวคือถ้ามีอยู่สูงใน acute exposure เช่นตะกั่วในเลือด >70 Ug% ก็ไม่นับเป็นผู้ป่วย ทั้งนี้ exposure 3 แบบที่กล่าวอาจได้อย่างเดียวก็ได้ คือได้ประวัติ exposure ซึ่งเป็นขั้นต่ำที่ควรได้ แต่ไม่มี exposure ในสิ่งแวดล้อมและในร่างกาย
2. Effect ที่เกิดขึ้นในบุคคล คือภาวะพิษที่ตรวจพบในบุคคลที่ได้รับสารพิษ ซึ่งผู้ได้รับสารพิษทุกราย ไม่จำเป็นต้องเกิดพิษและเป็นโรคจากสารพิษ เนื่องจาก reserve capacity ของบุคคลในการกำจัดสารพิษแตกตางกัน จะพิจารณาว่าได้รับพิษหรือเป็นโรคจากสารพิษได้อาจพิจารณาได้ในหลายระดับของ effects
1. Molecular effect เช่นการตรวจ effect สารสำคัญของอวัยวะเป้าหมายของสารพิษ เช่นตรวจหาการลดลงของ enzyme ALAD การเพิ่มขึ้นของ ZPP, EP ในผู้ป่วยพิษตะกั่วเรื้อรัง
2. cellular effect เช่นการตรวจหาความผิดปกติ พบ toxic granule ในเม็ดเลือดขาวของผู้ได้รับพิษ การตรวจพบความผิดปกติของ chromosome เช่น chromosomal aberration และอื่นๆ
3. tissue effect เช่นการตรวจในกรณีแม่เมาะพบว่า ผู้ป่วยไตด้รับพิษจะมี eosinophil ของ blood tissue เพิ่มขึ้น การตรวจพบสิ่งที่แสดงว่าtissue ของตับได้ถูกทำลาย ตรวจทาง histology
4. organ effect เป็น effect ที่ผู้ได้รับสารให้มากับประวัติการป่วย(symptom) เป็นส่วนสำคัญ ในการวินิจฉัยการป่วยหรือการเกิดพิษ เช่นเดินเซบ่อย หายใจลำบาก ไอ และถ้าเป็นอาการแสดง(sign)
ก็ใช้การตรวจร่างกายโดยละเอียด เพื่อหาความผิดปกติของอวัยวะเป้าหมายที่แพทย์ตรวจอยู่แล้ว นอกจากนั้น ก็เป็นการตรวจ investigate ใน organ นั้นๆ เช่น CXR, PFT, EMG, Audiogram, Vision test, อื่นๆ
5. body effect เป็น effect ที่ผู้ได้รับสารมีอาการป่วยชัดเจน มีลักษณะทางคลินิคชัดเจน มักพบหลายระบบ มี symptom และ sign ที่ต้องมาพบแพทย์เพื่อการรักษา ในที่นี้ก็ได้จากประวัติการตรวจร่างกายโดยละเอียด และการตรวจพิเศษบางอย่าง (ควรส่งตรวจอย่างเหมาะสม ไม่พร่ำเพรื่อ ไม่สิ้นเปลือง)
ในที่นี้ขอย้ำการมีประวัติการป่วยและการตรวจร่างกายโดยละเอียด onset มีผู้อื่นป่วยแบบคล้ายกันไหม และอื่นๆ ตามหลักการเวชศาสตร์ การตรวจร่างกายโดยละเอียด เช่นหา cerebrellar dysfunction ตรวจ Tandem sign ดีกว่าส่งตรวจ CT หรือ MRI อย่างที่มีการทำในบางรายกัน รวมถึงการตรวจอื่นๆ
การวินิจฉัยโรคจากสารพิษใด จำเป็นต้องมี adverse effect ไม่ว่าระดับใดก่อน เช่นมี dermatitis, hepatitis, และสิ่งนี้เกิดจากอะไร เชื้อโรค เช่น hepatitis B virus ดื่มแอลกอฮอล์ สูบบุหรี่ inborn errors หรือจากสารพิษชนิดใด ในขั้นนี้ต้องมีการวินิจฉัยแยกโรคอื่นๆ แล้วด้วย และต้องมี exposure ต่อสารพิษนั้นจริง อย่างน้อยต้องได้ประวัติ exposure ซึ่งสำคัญที่สุด
การรักษา การฟื้นฟูสภาพ และการป้องกัน ต้องพิจารณาควบคู่กันไป การรักษาประกอบด้วยการรักษา ทั้ง supportive ในเรื่อง emergency care หรือ symtomatic ด้วย general care เช่นในกรณีเฉียบพลัน ก็มีการทำให้อาเจียน gastric Iavage ทำให้ลด absorption เช่นให้ activated charcoaI, Iaxative และ forced diuresis and specific treatment ในด้าน antidote ซึ่งต้องหารือกับ pharmacist เนื่องจาก antidote ในประเทศไทยมีจำกัด เช่น sodium thiosulphate, ethanol, 2 PAM, dimercaprol, DMSA, calcium EDTA, D-penniciIIamine, methylene blue, N-acetyl cysteine, oxygen 100%, vit K, methylene blue, others
นอกจากนั้นต้องให้มีการงด exposure มี personal hygiene ที่ดี พฤติกรรมสุขภาพที่ดี ส่งเสริมสุขภาพอื่นๆ ร่วมด้วย และให้มี rehabilitation ที่เหมาะสม และป้องกันผู้ที่สัมผัสอื่นๆ ในกลุ่มด้วย
ที่มา:แพทย์หญิงอรพรรณ์ เมธาดิลกกุล