مقدمه

آفت کش ها موادی هستند که جهت مسموم نمودن گروه معینی از موجودات زنده طراحی و تهیه شده اند. گرچه سمیت این مواد انتخابی و مربوط به گونه خاصی از جانداران است، اما معمولا در سایر گونه ها نیز مسمومیتهای خفیف ایجاد می کنند. از زمان جنگ جهانی دوم تعداد بسیار زیادی ماده شیمیایی حشره‌کش ساخته شده و به مقدار فراوان به کار رفته است بطوری که تا کنون بیش از 400 ماده شیمیایی را به علت داشتن خاصیت حشره‌کشی مشخص کرده‌اند که حدود 90 درصد از اینها ترکیبات آلی می‌باشند. این مواد علاوه بر چگونگی عملکردشان به دو دلیل دیگر مورد توجه سم شناسان قرار می گیرند:

1.      تماس حاد یا مزمن با این مواد ممکن است در انسانها نیز تولید مسمومیت نمایند.

2.   علاوه بر موجودات مورد نظر، برخی دیگر از موجودات زنده موجود در محیط را نیز مسموم می کنند. راشل کارسون در سال 1936 در کتاب خود به نام "بهار خاموش"، مورد دوم را مد نظر قرار داده است.

از زمانی که استفاده از آفت کش ها رواج یافته است، تماس اتفاقی انسانها با این مواد افراد بسیاری را دچار مسمومیت نموده و گاهی نیز طی یک تماس واحد باعث مرگ آنان گردیده است. بسیاری از این موارد در اثر آلودگی سهوی مواد غذایی با آفت کش ها یا استفاده نابجا از آنها به وجود می آید(جدول شماره 1). به عنوان مثال استفاده از قارچ کشهای جیوه دار آلی هنگام پرورش دانه های گندمی که به مصرف تغذیه حیوانات می رسیدند، منجر به مسمومیت عده کثیری از افراد گردید . مسمومیتهای شغلی در کارگران نیز از آلودگی اتفاقی یا مصرف نابجای این مواد ناشی می شود. مصرف بی محابای آفت کش ها، مثلا اسپری نمودن این مواد بدون استفاده از وسایل حفاظتی مناسب ، ممکن است موجب تماس فرد با این مواد گردد.

جدول شماره 1- مسمومیت گروهی ناشی از آفت کشها

علی رغم توسعه تکنیکهای پیشرفته تحلیلی در تسهیل تشخیص رسوبات، شناسایی سمیت مزمن ناشی از آفت کشهای موجود در محیط هنوز امری دشوار است. این تکنیک های پیشرفته نشان می دهند که در کشورهای غربی اکثر افراد به واقع در معرض آفت کشهای به خصوصی قرار گرفته و در بسیاری موارد دچار آلودگی گردیده اند. با این وجود آفت کشها سهم بسیار مهمی از جامعه ، به ویژه در زمینه اقتصاد کشاورزی را بخود اختصاص داده است و گرچه در برخی موارد مصرف آنها تقلیل یافته است ، اما با توجه به ارزیابیهای مربوط به سود و زیان استفاده از این مواد ، قطع کامل مصرف آنها، بعید به نظر می رسد.

دسته بندی حشره‌کش‌ها بر پایه موارد استفاده، چگونگی اثر و ساختار شیمیایی انجام می‌گیرد. دسته بندی حشره‌کش‌ها بر مبنای ساختار شیمیایی، به شکل زیر است:

1-     حشره‌کش‌های آلی کلره

2-     حشره‌کش‌های آلی فسفره

3-     کاربامات‌ها

4-     حشره‌کش‌های آلی گوگردی

5-     حشره‌کش‌های آلی ازت‌دار

6-     حشره‌کش‌های تدخینی

7-     حشره‌کش‌های کانی (معدنی)

دیگر موادی، که به عنوان حشره‌کش، مصرف می‌شوند.

آفت ها موجودات زنده ای می باشند که برای انسان ضررهای اقتصادی یا بهداشتی را به همراه دارند. منشا آفات ممکن است حیوانی یا نباتی باشد. آفات با منشا حیوانی شامل حشرات ، حلزون ها و جونده ها و آفات با منشا نباتی شامل قارچ ها و علف های هرز می باشند. برای مبارزه با آفات، روش های مختلفی وجود دارد از جمله بهسازی محیط ، مبارزه مکانیکی ، مبارزه بیولوژیکی و همچنین مبارزه شیمیایی . مبارزه واقعی و موفق با آفات ، زمانی صورت می گیرد که تلفیقی از روش های مختلف بکار گرفته می شود.

آن دسته از آفت کشها که به منظور خاصی طرح ریزی شده اند، معمولا ویژگی معینی از موجود زنده مانند ویژگی های متابولیکی، بیولوژیکی و غیری را تحت تاثیر خود قرار می دهند. اما متاسفانه این ویژگیها معمولا خاص گونه موردنظر نبوده و در نتیجه گونه های مشابه نیز تحت تاثیر این مواد قرار می گیرند. نمونه ساده ای از سمیت انتخابی آفت کشها، کاربرد جونده کش وارفارین است که با توجه به فقدان سیستم تهوع در موشها طرح ریزی شده است، به این ترتیب که این سم پس از خورده شدن به دلیل عدم وجود سیستم تهوع ، قابل خروج از بدن موشها نبوده و منجر به مرگ آنها می شود.

سایر آفت کشها تفاوتهای بیوشیمیایی پیچیده ای با یکدیگر دارند. به عنوان مثال در پستانداران، حشره کش مالاتیون به واسطه هیدرولیز متابولیزه گردیده و تولید متابولیت اسیدی می نماید که به سرعت دفع می گردد. اما در حشرات مسیر متابولیکی معمول ، اکسیدان و تولید مالاکسون است که با مهار کولین استراز خواص سمی پیدا می کند. گرچه آفت کشها ممکن است از دیدگاه عموم، همه به یک اندازه برای انسان خطر ساز می باشند ، اما میزان تاثیر این مواد بر محیط و همچنین میزان سمیت آنها در پستانداران و سایر جانداران حیات وحش به یک اندازه نیست.

برخی از مهمترین انواع آفت کشها به شرح زیر است :

حشره کشها(Insecticides) : شامل ترکیبات ارگانوفسفره ، کاربامات و اورگانوکلرین و تولیدات طبیعی مانند پیرترینها(Pyrethrins)

علف کشها(Herbicides-Weed killer): شامل ترکیبات کلروفنوکسی ، دی نیتروفنولها، بای پریدیلها(Bipyridyls) ، کرباماتها، تری یازین ها (Triazines) ، اوره های مصنوعی (Substituted ureas) و آمیدهای آروماتیک.

قارچ کشها(Fungicides) : شامل ترکیبات آلکیل جیوه ، هیدروکربنهای کلردار، دی آلکیل دی تیوکارباماتها (Dialkyldithiocarbamates) و ترکیبات اورگانوتین.

جونده کشها(Rodenticides): شامل گروههای غیر آلی ، تولیدات طبیعی، آلیفاتیک های فلوئوردار(Fluorinated aliphatics) و آلفا- نفتیل تیوره (α-Naphthylthiourea).

لاروکش ها(Lavicides)، حلزون کش ها(Molluscides) و ...

لازم به ذکر است که برخی از مواد ممکن است در چند دسته قرار گیرند. به عنوان مثال ترکیبات ارسنیک به عنوان حشره کش، جونده کش و علف کش کاربرد دارند.

از لیست فوق چنین بر می آید که آفت کشها شامل میزان وسیعی از انواع گوناگون ترکیبات شیمیایی با نحوه عملکرد کاملا متفاوت می باشند. با این حال سمیت این مواد در انسانها و سایر پستانداران ممکن است ناشی از مکانیسمی غیر از مکانیسم مورد نظر در جانداران هدف باشد.

از نظر ایجاد مسمومیت شغلی ، افرادی که در خطر مسمومیت با آفت کش ها هستند به 3 دسته تقسیم می شوند :

1.      سازندگان و کارگرانی به نحوی در تولید ، بسته بندی و حمل و نقل این مواد نقش دارند.

2.      افراد شاغل در مشاغل سم پاشی

3.   افرادی که تحت پوشش این سموم قرار دارند مانند ساکنین مناطق تحت سم پاشی و یا افرادی که از محصولات سم پاشی شده استفاده می کنند.

فرمولاسیون آفت کش ها

فرم آفت کش که توسط سازندگان تهیه می شود نسبتا خالص است. این فرم را فرم تکنیک یا خام ماده آفت کش می نامند.چنین فرمی در مبارزه با آفات در اغلب مواقع قابل استفاده نیست و برای استفاده باید آنرا فرموله کرد و درواقع ، فرمولاسیون یک آفت کش ، مجموعه تغییرات فیزیکی و شیمیایی است که روی فرم تکنیک بعمل می آید با آن را به فرم قابل مصرف تبدیل کند.

انواع فرمولاسیون آفت کش ها عبارتند از :

·        گردهای پاشیدنی (Dusting Powder): در این حالت فرم تکنین را با گردهای بی اثری مثل تالک مخلوط می کنند.

·        محلول (Solution): فرم تکنیک در این حالت به طور کامل در حلال خود حل می شود.

·    سوسپانسیون : فرم تکنیک را به همراه یک ماده بی اثر تا درصد معینی رقیق کرده و سپس آن را در آب می ریزند. برای پایداری سوسپانسیون نیز کمی ماده سورفاکتانت مانند دترجنت نیز به آن اضافه می شود.این فرم را پودروتابل (قابل تعلیق در آب) (Water Wettable Powder) می نامند.

·    امولوسیون : برای این نوع فرمولاسون، ابتدا فرم تکنیک را در یک حلال آلی حل کرده و سپس محلول را وارد آب می کنند.برای پایداری این فرم ممکن است کمی دترجنت نیز به آن اضافه می شود. این فرم را کنستانتره امولسیفیابل(Emulsifiable Concentrates) می گویند.

·        قرص ، گرانول، طناب ، و غیره نیز از انواع فرمولاسیون های مختلف است.

در سم پاشی بطریقه ULV(Ultra Low Volume) ، فرم تکنیک در یک حلال به صورت غلیظ حل شده و با هواپیما روی محصولات کشاورزی ریخته می شود.حجم محلول در این حالت در حدود 4-2 لیتر برای هر هکتار است.

لازم به ذکر است هنگامی که حلال سم ، آب است ، خطرات سم مختص به خود سم می باشد ولی در هنگامی که حلال سم یک حلال آلی است، مسمومیت با حلال هم ممکن است به وجود آید.

تقسیم بندی آفت کش ها بر مبنای ساختمان شیمیایی آنها :

این ترکیبات را می توان بر مبنای ساختمان شیمیایی به صورت زیر تقسیم بندی نمود :

·        ترکیبات آلی شامل ترکیبات آلی کلره ، آلی فسفره، کارباماتها، آلی گوگرددار(روداناتها، لتان، تانیت، فنوتیازین، آرامیت)

·        ترکیبات گیاهی مانند پیرتروم، روتنون، نیکوتین، جاسمولین، سینرین

ترکیبات معدنی مانند ارسینات سرب ، سبزپاریس (ارسینات مس) ، کربنات باریوم، اسید بوریک و ...

ترکیبات اورگانوفسفره (Organophosphorus) (Organo Phosphate)

منشا اصلی این سموم اسید فسفریک است. عناصر تشکیل دهنده حشره‌کش‌های این دسته، عبارت هستند از: کربن، ئیدروژن، اکسیژن و فسفر. برخی از آنها، نیز دارای عناصری دیگر، مانند کلر، برم و گوگرد هستند.در سموم فسفره Z می تواند اکسیژن یا گوگرد باشد ، اگر گوگرد باشد، ترکیب حاصل تیوآت یا تیونات نام می گیرد و اگر گوگرد به جای یکی از اکسیژن های متصل به هیدروژن قرار بگیرد، ترکیب حاصل رل تیولات می گویند. چنانچه به جای گوگرد در تیولات، نیتروژن قرار گیرد ، ترکیب آمیدات خواهد بود. X گجروه ترک کننده است که می تواند هالوژن، سیانید، تیوسیانات و یا ... باشد. R1 و R2 گروههای الکیل (R-) و یا الکوکسی (-O-R) می باشد.

اگر استخلاف های R1 و R2 ، هر دو از یک ماهیت یعنی هر دو دهنده الکترون و یا هر دو کشنده الکترون باشند. در این صورت ترکیب یک حشره کش است، ولی اگر از نظر دهندگی و کشندگی الکترون، از دو ماهیت متفاوت باشند، در این صورت ترکیب یک گاز جنگی است. گروههای الکیل دهنده الکترون و گروههای الکوکسی کشنده الکترون هستند. بنابراین با یک نگاه ساده به فرمول ساختمانی ارگانوفسفره ها می توان کاربرد آنرا تشخیص داد.

نخستین بار، آلمانی‌ها در جنگ جهانی دوم، از ترکیبات آلی فسفره، به عنوان گاز جنگی استفاده گردند. این گازها به نام گازهای عصبی شناخته شده هستند.

مهمترین و معمول ترین راه تماس صنعتی با سم‌های آلی فسفره، آلودگی‌ها و تماس‌های اتفاقی پوست است. و بیشتر ترکیباتی که در این دسته جا می‌گیرند، به سرعت و به آسانی از راه پوست جذب می‌شوند. دومین راه تماس عمده، از راه استنشاق است. سم‌های آلی فسفره، به طور کلی، دارای فشار بخار پایین هستند و در برخی گونه‌های آنها مانند پاراتیون که در کشاورزی استفاده می‌شود، مسمومیت‌هایی تا حد مرگ در اثر تماس‌های شدید کوتاه مدت مشاهده شده است. تماس از راه دستگاه گوارش، نمی‌تواند در بهداشت حرفه‌ای مطرح شود، اما گاهی ممکن است ماده سمی به علت رعایت نکردن اصول بهداشتی، به هنگام سم پاشی یا تولید خورده شود و از این راه مسمومیت ایجاد کند.

انواع سموم فسفره آلی:

از میان انواع مختلف سموم فسفره آلی چون مالاتیون Malathion، درتون Demeton، دیازینون Diazinon، دی کلروس Dichlorvos، موینفوس Mebinphos، دیپترکس Dipetrex، گوزاتیون Gusathion، فنتیون، تمفوس، پاراتیون Parathion ، نالد، بایتکس، TEPP و DDVP(Dichlorovous) و... در اینجا به بیان کوتاهی از برخی از آنها پرداخته می‌شود:

مالاتیون

حشره‌کشی مایع، روغنی و به رنگ زرد تا قهوه‌ای تیره است. دارای کمترین سمیت در میان جدا شود‌های آلی فسفره است و به عنوان آفت کش طیفه گسترده در کشاورزی استفاده می‌شود و نیز در برنامه‌های مبارزه با حشرات و بندپایان، به ویژه مالاریا و شپش سر و بدن انسان به کار می‌رود. TLV - TWA مالاتیون در هوا، برابر با 1 میلی گرم در متر مکعب است.

پاراتیون

مایعی است به رنگ زرد قهوه‌ای که در آب تقریبا غیر محلول و در اغلب حلال‌های آلی محلول می‌باشد. پاراتیون سردسته حشره‌کش‌های آلی فسفره است که همه آنها املاح آلی اسدی فسفریک یا مشتقات آن هستند و خاصیت مشترک همه آنها مهار کردن آنزیم‌های کلین استراز در بدن می‌باشد و چون تا کنون حشرات و کرم‌هایی که برای دفع آنها از این سموم استفاده می‌کنند در برابر آنها مقاومتی از خود بروز نداده‌اند. این گروه حشره‌کش‌ها به طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پاراتیون از نظر شیمیایی تیوفسفات دودی اتیل پارانیتروفنیل بوده و اسامی فسفرنو Fosferno و فولیدول Folidol و مورفوس Morpjhis و تویوفوس Thiophos و سولفوس Sulphos و غیره نیز مشهور است.

پاراتیون جزء گروه ارگانوفسفره‌هایی است که از نظر L.D.50 در گروه پایین تر از mg/kg50 قرار دارند فوق العاده سمی و حداکثر مجاز آن mg/m³ 1/0 بوده، مقدار خطرناک آن 1/0 گرم و مقدار کشنده آن برای انسان بالغ با وزن متوسط بین 5/1 تا 2 گرم است. TLV - TWA پاراتیون در هوا، برابر با 05/0 میلی گرم در متر مکعب است.

مسمومیت با پاراتیون معمولا نزد کارگران تهیه کننده سموم در کارخانه‌ها، کارگران سم پاشی و مصرف کنندگان مواد سم پاشی شده یا خوراکی‌ها و وسایل آلوده پیش می‌آید گاهی نیز افراد به قصد خودکشی از این سم استفاده می‌کنند. در حال حاضر در ایران بیشتر کشاورزان مصرف کننده سموم به علت عدم اطلاع صحیح از چگونگی مصرف و سمیت آن و کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خورند در معرض خطر قرار دارند. مسمومیت ممکن است به علت نفوذ سم از راه پوست و یا از راه تنفس نزد کارگران و از راه دستگاه گوارش نزد کسانی که به قصد خودکشی آن را می‌خوراند تولید شود. در هر حال سم وارد شدن در بدن از راه خون به دستگاه عصبی رسیده و علایم مسمومیت را بوجود می‌آورد.

به طور کلی پاراتیون از هر راهی که وارد بدن شود بسته به غلظت سم وارده می‌تواند عوارضی چون سریع شدن تنفس، سرگیجه کند شدن نبض، سردرد، درد سینه و شکم، اسهال و عرق فراوان، تنگ شدن مردمک چشم و بی حرکتی، تشنج خفیف به شکل تکان‌های عضلانی، اختلالات بینایی، اغما و حتی مرگ به دنبال داشته باشد.

پارااکسون، صد هزار برابر قویتر از پاراتیون است.در بدن حشره، گوگرد سریعا با اکسیژن تعویض می شود، ولی در انسان برای این تعویض زمان زیادی لازم است از این رو به جای پارااکسون برای مبارزه با حشرات از پاراتیون استفاده می شود.

اخیرا مصرف حشره کشهای اورگانوکلرین به دلیل پایداری و ترس از اثرات دراز مدت آتها کاهش یافته است. عدم مصرف د.د.ت بیشتر به دلیل بازتاب محیطی آن بر حیات وحش بود تا سمیت ظاهرا ناچیز آن بر انسان. ترکیبات اورگانوفسفره که جایگزین حشره کشهای اورگانو کلرین گردیدند، گرچه دارای پایداری کمتری بودند، اما میزان سمیت آنها در پستانداران بیشتر و شاید 100 برابر ترکیبات اورگانوکلرین بود. به عنوان مثال ترکیبات اورگانوفسفره علت اصلی مسمومیت کارگران کشاورز در کالیفرنیا می باشد.

امروزه ترکیبات اورگانوفسفره بسیاری با نحوه عملکرد یکسان و سم زایی مشابه وجود دارند که به عنوان حشره کش به کار میروند. همانطور که قبلا اشاره شد، ترکیبات ارگانوفسفره سمی تر هستند و بیشتر از آفت کشهای نوع ارگانوکلرین باعث بیماری یا مرگ انسانها می شوند. پاراتیون که اولین بار در سال 1944 ساخته شد، یکی از پر مصرف ترین حشره کشهای ارگانوفسفره بود که برخی از مهمترین مسمومیتهای گروهی به ثبت رسیده (جدول شماره 1) و احتمالا بسیاری از مسمومیتهای را به آن نسبت می دهند. پاراتیون در پستانداران مسمومیتهای شدیدی ایجاد می کند و به همین دلیل در موارد خاص ترکیبات ارگانوفسفره ای با سمیت کمتر را جایگزین پاراتیون می نمایند.یکی از این نوع حشره کشها ، مالاتیون است ، که به دلیل تفاوت شیوه متابولیسم آن در حشرات و پستانداران ، دارای دامنه تاثیر محدودتری نسبت به پاراتیون می باشد. اما به هرحال اثر ترکیبات ارگانوفسفره از نظر کیفی مشابه یکدیگرند، به طوری که این ترکیبات را می توان یکجا مورد بررسی قرار داد.

تعداد این حشره‌کش‌ها فوق العاده زیاد بوده و در کشاورزی برای دفع حشرات، همچنین کرم‌ها از آن استفاده می‌شود. بعضی از آنها مانند پاراتیون از راه تماس و برخی مانند دمتون از راه داخلی (خوراکی) اثر سمی خود را اعمال می‌کنند. از حشره‌کش‌های فسفردار آلی برای سم پاشی درختان میوه، گیاهان تزئینی و چمن، مزارع کشت پنبه، حتی از بین بردن پشه و مگس و پارازیت‌های حیوانات و پرندگان نیز استفاده می‌کنند.

متاسفانه این مواد روی انسان اثر سمی شدیدی دارند و در اوایل مصرف آنها که هنوز تدابیر حفاظتی کافی به کار نمی‌رفت موارد مسمومیت زیادی دیده شده است. این سموم نه تنها ممکن است از راه خوراکی وارد بدم شده و باعث مسمومیت شوند بلکه از راه تنفس و پوست سالم نیز وارد بدن می‌شوند به علاوه آستانه سمیت آنها فاصله زیادی با آستانه کشندگی ندارد و در نتیجه مسمومیت‌های خطرناک به سرعت و سهولت پیش می‌آید.

دیازینون

دیازینون ترکیبی است که دارای اثر حشره‌کشی و قارچ کشی طیف گسترده است. خالص آن، مایعی روغنی و بی رنگ است. یکی از کاربردهای آن، کنترل سوسک‌ها و به ویژه گونه‌هایی است که به حشره‌کش‌های کلره مقاوم هستند. در کشاورزی نیز مصرف دارد. TLV - TWA دیازینون در هوا، برابر با 01/0 میلی گرم در متر مکعب است.

طرز تاثیر سموم فسفره آلی در بدن:

عمل سموم فسفره آلی در بدن بی اثر کردن آنزیم‌های کلین استراز است سموم آلی فسفره با این آنزیم‌ها ترکیب شده و آنها را از فعالیت باز می‌دارند. خوشبختانه این ترکیب با اغلب این سموم برگشت‌پذیر بوده و در اثر درمان‌های مناسب، سموم مزبور از آنزیم‌ها جدا شده و آنها را در حالیکه قادر به انجام فعالیت فیزیولوژیک خود هستند آزاد می‌گذارند. البته سرعت ترکیب شدن آنها و ثبات ترکیب حاصل با نوع سم آلی فسفره رابطه دارد. کلین استراز‌ها که عمل فیزیولوژیک آنها بی اثر کردن استیل کلین در بدن می‌باشد به دو دسته کلین استراز اصلی یا نسجی (شامل کلین استراز موجود در دستگاه عصبی و گلبول ها) و کلین استراز فرعی یا کلین استراز سرمی تقسیم می‌شوند. به نظر می‌آید که از بین رفتن 75 درصد کلین استراز اصلی سبب مرگ می‌گردد در حالی که کلین استراز‌های سرمی ارزش کمتری دارند. سموم فسفره آلی روی هر دو نوع کلین استراز اثر می‌کنند.

کلین استراز‌ها که از دسته موکوپروتیدها و شبیه آلفاگلبولین‌ها می‌باشد در نسج‌ها درست شده و در سرم خون می‌ریزند. مقدار این آنزیم‌ها در یک شخص ثابت بوده و به سن و زمان و فصل بستگی ندارد.

فعالیت کلین استرازی زنان از مردان کمتر بوده و در دوران قاعدگی و سه ماه اول آبستنی کمبود آن مشهود است. کلین استراز‌ها که در مجاورت سطح سلولی و رشته‌های عصبی قرار دارند عمل فیزیولوژیک خود یعنی خنثی کردن اثر استیل کلین را با هیدرولیز کردن آن و گرفتن ریشه استیل از ماده مزبور انجام می‌دهند. جسم حاصل، خود به نوبت در مجاورت آب هیدرولیز شده و به کلین استراز و اسید استیک تبدیل می‌گردد. بدین ترتیب مجددا کلین استراز فعال به دست می‌آید که با یک مولکول اسید استیک نیز همراه است. پس در عمل، حاصل هیدرولیز استیل کلین تولید اسید استیک می‌باشد و در نتیجه مقدار اسید استیک موجود در خون‌ای در ادرار با مقدار کلین استراز‌ها بستگی داشته و معرف فعالیت آنهاست.

استیل کلین، نوروهورمونی است که واسطه شیمیایی دستگاه عصبی پاراسمپاتیک شناخته شده و علاوه فر این دستگاه، در سیناپس‌های پیش عقده‌ای سمپاتیک و دستگاه عصبی مرکزی نیز فعالیت دارد.

به طور کلی سموم آلی فسفره، کلین استراز‌های بدن را از فعالیت باز می‌دارند و در نتیجه استیل کلین هیدرولیز نشده و در بدن تجمع پیدا می‌کند و مسمومیت حاصل در حقیقت نتیجه تاثیر استیل کلین جمع شده در بدن به مقدار زیاد و خارج از حد فیزیولوژیک آن می‌باشد.

مهار کولین استراز توسط ترکیبات ارگانوفسفره ، باعث تشکیل استیل کولین و متعاقبا تحریک شدید اعصاب می گردد. واکنش مهار کولین استراز ، بسته به نوع ترکیب ارگانوفسفره ممکن است برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. تفاوت نوع استیل کولین استراز در بافتهای مختلف بدن مانند پلاسما و اعصاب موجب تفاوت در شیوه مهار آنها توسط ترکیبات ارگانوفسفره می گردد. مهار کل استیل کولین استراز موجود در بدن، دارای درجاتی است که در پستانداران ، مهار آن تا 50% ، موجب بروز اثرات سمی و تا 80-90% ، منجر به مرگ می شود. نوع مکانیزم سمیت ترکیبات ارگانوفسفره بستگی به میزان شباهت آنها به سوبستراهای طبیعی استیل کولین دارد. بنابراین ترکیبات ارگانوفسفره همچنین می تواند برای آنزیم در حکم یک سوبسترا باشد. ماده حاصله برخلاف استیل کولین ، اتصال خو را با جایگاه فعال آنزیم حفظ نموده و کمپلکس به دست آمده ، در صورت هیدرولیز شدن، به آهستگی هیدرولیز می گردد. اما چنانچه ترکیبات ارگانوفسفره باعث مهار غیر قابل بازگشت آنزیمها گردند، این آنزیم ها باید دوباره ساخته شوند.

مالاتیون خود سوبسترای کولین استراز نمی باشد، بلکه این ماده باید ابتدا بر اثر متابولیسم به مالاکسون تبدیل شود. متابولیسم مالاتیون در حشرات سریعا انجام می پذیرد اما در پستانداران مسیر هیدرولیز ارجح تر از مسیر متابولیسم بوده و موجب دفع سریع دی اسید از بدن می گردد.تفاوت مسیر واکنش در حشرات و پستانداران اساس مسمومیت انتخابی به شمار می آید.

کاربامات ها

این حشره‌کش‌ها دارای کربن، ئیدروژن، اکسیژن و نیتروژن و بدون کلر و فسفر هستند.اسیدکاربامیک (NH2-COOH) پایه و اساس این گروه از سموم است. این سموم نیز همانند سموم فسفره از هر 3 راه استنشاقی ، پوستی و گوارشی می توانند وارد بدن شوند. بسیاری از کاربامات‌ها، به عنوان سم‌های اعصاب و کاهش دهنده مقدار آنزیم کلین استراز عمل می‌کنند. از این گروه از کارباریل با نام تجاری سوین، پروپوکسور با نام تجاری بایگون، ایزولان، پیرولان، پیرتروم، آلدی کارب و منومتیل کاربوفوران نام می بریم. کارباماتها معمولا، به آهستگی اثر می‌کنند، اما شماری از آنها، مانند کارباریل و پروپوکسور و ترکیبات پیرتروم، بر روی حشرات اثر سریع دارند.

کارباریل در برنامه‌های بهداشت عمومی، دامپزشکی و کشاورزی برای مبارزه با آفات گوناگون به طور گسترده به کار رفته است. می‌توان آن را به صورت محلول سمپاشی، برای مبارزه با بالغ پشه‌ها به کار برد و از آنجا که سمیت آن برای پستانداران ناچیز است، از گرد این حشره‌کش برای مبارزه با کک و شپش حیوانات نیز استفاده می‌شود. همچنین، می‌توان آن را به صورت لوسیون برای مبارزه با شپش سر استعمال کرد.

پروپوکسور، به صورت حشره‌کش ابقایی، برای سمپاشی خانه‌ها و کشتن پشه‌های بالغ، مگس خانگی، کنه‌ها و... به کار برده شده است. همچنین، به عنوان یک سم گوارشی، به صورت طعمه، برای مبارزه با سوسک و سرانجام، به صورت گرد در پودر پاشی بر روی دام‌ها برای از میان بردن انگل‌های خارجی آنها به کار برده می‌شود.

به طور کلی، کاربامات‌ها از ترکیبات آلی فسفره، سمیتی کمتر دارند (گرجه علایم مسمومیت مزمن آنها، اصولا با یکدیگر همانند است). کاربامات‌ها، نیز بازدارنده آنزیم کلین استراز هستند، اما این واکنش‌ها به آسانی برگشت پذیر می‌باشد و پس از چندی از میان می‌رود. در مسمومیت با کاربامات‌ها نیز استیل کلین در بدن انباشته می‌شود و کارهای عصب پاراسمپاتیک، سرعت و افزایش می‌یابد. اثرات مسمومیت، از چند دقیقه تا چند ساعت به درازا انجامیده و گاهی، بیمار خود به خود بهبود می‌یابد. مسمومیت ممکن است از راه خوراکی، استنشاقی و یا پوستی روی دهد. مسمومیت منجر به مرگ با کاربامات‌ها بسیار کم روی داده است و بیشتر، در اثر تجدید فعالیت آنزیمی، عوارض از میان رفته است.

در مسمومیت با کاربامات‌ها، در اثر وقفه کار کلین استراز، استیل کلین از راه طبیعی سوخت و ساز نشده و افزایش استیل کلین، باعث افزایش اعمال پاراسمپاتیک می‌گردد. در نتیجه کندی نبض، اسهال، استفراغ، انقباضات ماهیچه ای، افزایش ترشحات بدن و... مشاهده می‌شود. برای درمان، همانند آنچه که درباره حشره‌کش‌های آلی فسفره گفته شد، آتروپین تجویز می‌شود.

مکانیسم اثر سموم فسفره و کارباماته

در هنگامی که رشته های عصبی تحریک می شوند، از انتهای آنها موادی تحت عنوان نوروترانسمیتر ترشح می شود.این مواد باعث تحریک رشته های عصبی دیگر، انقباض عضلانی و غیره می گردند. یکی از این مواد، ماده ای به نام استیل کولین است. این نوروترانسمیتر پس از ایفای نقش خود در محل سیناپس ها ، توسط آنزیمی به نام استیل کولین استراز تجزیه می شود.

آنزیم کولین استراز دارای دو جایگاه اتصال برای استیل کولین است. در جایگاه آنیونی سوبسترا با آنزیم متصل شده و در جایگاه استری کولین آزاد می شود و آنزیم استیله می گردد. سپس آنزیم استیله شده آب جذب کرده و بنیان استیل تبدیل به اسید استیک شده و آنزیم آزاد می شود.

برخی از سموم مانند سموم کارباماته، مهار کننده رقابتی این آنزیم هستند.

واکنش گرفتن آب برای هیدرولیز آنزیم کاربامیله خیلی کند است، از این رو مدتی طول می کشد تا آنزیم آزاد شود. در حالیکه آنزیم استیله سریعا آب را جذب کرده و تبدیل به اسید استیک می شود و به این ترتیب سموم کارباماته با مهار کردن چند ساعته آنزیم کولین استراز ، مسمومیت را بوجود می آورند.

حشره کش های فسفره مهارکننده غیر رقابتی آنزیم کولین استراز هستند.

علائم مسمومیت

الف) مسمومیت حاد علایم و نشانه‌های یاد شده در زیر بعد از 30 الی 60 دقیقه به ترتیب ظاهر شده و در عرض 2 الی 8 ساعت به حداکثر شدت خود می‌رسد.

1-   علایم خفیف عبارتند از: بی اشتهایی، سردرد، خواب آلودگی، ضعف، هیجان، لرزش زبان و پلک چشم‌ها، میوزیس و اختلال در قدرت بینایی.

2-   علایم با شدت متوسط شامل: تهوع، ازدیاد ترشح بزاق، اشک ریزش، کرامپ‌های شکمی استفراغ، عرق، نبض کند و ارزش‌های عضلانی است.

3-   در مرحله علایم شدید: اسهال پدیدار کشته، مردمک به اندازه ته سنجاق شده و واکنشی نشان نمی‌دهد. در عمل تنفس اختلال ایجاد شده، ادم ریه، سیانوز، اختلال در کنترل اسفنکترها بوجود آمده و سرانجام تشنج، اغما و توقف قلب فرا می‌رسد.

ب- مسمومیت مزمن: عوارض این نوع مسمومیت مورد بحث است بعضی‌ها اعتقاد چندانی بدان نداشته و برخی به تولید اختلالاتی در سیستم خون ساز معتقدند. عده‌ای از دانشمندان نیز مسمومیت مزمن را باعث ایجاد ضعف و سستی در عضلات انتهاها می‌دانند که ممکن است پیشرفت آن سبب فلج نیز گردد. بالاخره عدم دیگر از دانشمندان معتقدند که در اثر مسمومیت مزمن ممکن است علایمی مشابه مسمومیت حاد ولی به طور خفیف بروز کند.

بی مناسبت نیست یاد آوری کنیم که در بعضی موارد مسمومیت خفیف، علایمی مانند اسهال‌های مقاوم مشاهده می‌شود که در صورت عدم اطلاع از سابقه تماس با سم، تشخیص آن مشکل می‌باشد.

و همچنین در نتیجه مهار آنزیم کولین استراز، استیل کولین در محل سیناپس ها تجمع یافته و باعث مسمومیت می شود.علائم مسمومیت را می توان به 4 دسته به شرح زیر تقسیم کرد:

1.   آثار موسکارینی شامل اشک ریزش، افزایش ترشح بزاق، تهوع، استفراغ، اسهال، دردهای شکمی، ادم حاد ریه به علت ترشح برنش ها، دفع ادرار زیاد و تکرر ادرار، میوزیس، برادیکاردی و هیپوتانسیون، ضعف، بیحالی، سرگیجه، رنگ پریدگی و شوک

2.      آثار نیکوتینی به صورت لرزش و تشنج، تاکی کاردی و هیپرتانسیون

3.      آثار CNS با علائم کاهش درجه هوشیاری، خواب آلودگی و اغماء

4.   آثار دیررس، در برخی از مسمومین از روز سوم و چهارم مسمومیت به بعد ممکن است ضایعات عصبی مثل پلی نوروپاتی محیطی به صورت ضعف عضلات، مورمور و گزگز شدن و بی حسی در دست و پا به وجود آید.

پیشگیری

پیشگیری در سطوح مختلف به شرح زیر انجام می‌گیرد:

الف- نزد کارگران کارخانه‌های تهیه سموم

تمامی تدابیر احتیاطی مطابق مقررات تهیه سموم فسفردار می‌بایست رعایت گردد. استفاده از ماسک، لباس کار، دستگاه‌های کنترل عوامل زیان آور، معاینات دوره‌ای از آنجمله‌اند.

ب- نزد کارگران کشاورزی

1-     استفاده از لباس کار و ماسک در موقع سمپاشی.

2-     انجام سمپاشی صبح‌ها و در مواقعی که باد نباشد. در صورت وجود باد در موقع سمپاشی کارگر باید پشت به باد باشد.

3-     شستشوی کامل بدن بعد از سمپاشی

4-     کاهش مدت کار (4 - 6 ساعت در روز)

5-     انجام کار به طور متناوب (چند روز در هفته نه هر روز به طور مداوم)

ج- به منظور اجتناب از مسموم شدن این افراد لازم است در زمان گل دادن محصولات و از پانزده روز مانده به برداشت محصول، سمپاشی متوقف گردد. همچنین از سمپاشی روز محصولات برداشت شده خودداری شود.

برای پیشگیری از مسمومیت مزمن در کارگاه‌ها و نزد کارگران با این سموم از نظر طبی لازم است کلین استراز آنها به طور مرتب اندازه گیری شود. به علت متفاوت بودن مقدار کلین استراز افراد مختلف لازم است کلین استراز این کارگران در ابتدای شروع به کار اندازه گیری شده و معلوم گردد و بعدا به طور مرتب سیر آن تعقیب شود و در موارد بروز مسمومیت و نجات کارگر تا طبیعی شدن کلین استراز سرم نامبرده که ممکن است هفته‌ها طول بکشد از اشتغال به کار وی ممانعت شود.

به طور کلی لازم است این سموم تحت شرایط خاصی مصرف گردد. قوطی‌های آنها بایستی با علایم سمی مشخص گردیده طرز به کار بردن آن معین و معلوم شود و در دسترس افراد عادی قرار نگیرد. خطر مسمومیت و در صورت بروز، طرز درمان روی آن نوشته شود. بالاخره ظروف خالی، ته مانده و بقایای این مواد بایستی سوزانیده یا زیر خاک دفن شود و در دسترس عامه بویژه اطفال قرار نگیرد.

درمان

در هنگام مسمومیت با سموم آنتی کولین استراز باید دارویی تجویز شود تا گیرنده هایی را که توسط استیل کولین تحریک می شوند، بلوک نماید و درواقع علائم مسمومیت را از بین ببریم. چنانچه بتوان مسموم را دو الی سه روز زنده نگه داشت، آنزیم های جدید توسط کبد ساخته شده و فرد به حالت طبیعی برمی گردد.

دارویی که برای این منظور بکار می رود، آتروپین است و آنقدر باید تجویز شود که حتی مسمومیت با آتروپین به وجود آید. علائم آن شامل : خشکی دهان، برافروختگی صورت(Flashing)، تاکی کاردی و میدریاز است. نباید اجازه داد که ضربیان قلب بیش از 160 گردد، زیرا در آن حالت نگه داشتن مسموم مشکل خواهد شد.

داروهایی نیز برای فعال کردن آنزیم فسفریله شده ساخته شده اند که اکسیم نامیده می شوند و شامل برالیدوکسیم و ابیدوکسیم است. این ترکیبات خود فسفریله شده و آنزیم را آـزاد می کنند، ولی به شرط آنکه بلافاصله پس از مسمومیت مصرف شوند. بطوریکه اگر در ساعات اول مسمومیت تجویز نشوند، یکی از استخلاف های روی آنزیم فسفریله شده خود بخود کنده می شود و در این حالت اکسیم نمی تواند اثر خود را ظاهر کند. به این حالت "کهنگی آنزیم(Aging)" گفته می شود. بنابراین شرط آنکه اکسیم موثر واقع شود این است که آنزیم فسفریله شده مرحله کهنگی را پشت سر نگذاشته باشد.

اکسیم ها بر روی گازهای جنگی بی اثرند و به جای آنکه آنزیم را رها کنند، یکی از بنیانهای R را جدا می کنند، که الکترون کشنده است و خود به جای آن قرار می گیرند و در این شرایط روی آنزیم هم فسفات و هم اکسیم وجود خواهد داشت.

درمان مسمومیت با پاراتیون با اقداماتی چون تجویز اکسیژن و تنفس مصنوعی، شستشوی معده، تجویز مسهل و استفاده از داروهایی چون آتروپین و توکسوگونین انجام می‌گیرد.

منابع :

1.   چوبینه علیرضا، امیرزاده فرید، ارقامی شیرازه؛ "کلیات بهداشت حرفه ای" (ویرایش دوم - چاپ نخست)، انتشارات دانشگاه علوم پزشکی شیراز، 1383.

2.      تیمبرل جان، ترجمه: یمینی رومینا، رحیم زاده پوپک؛ "مقدمه ای بر سم شناسی(تاکسیکولوژی)" ، انتشارات اطلاعات، 1376.

3.      حاجی قاسمخان علیرضا، "سم شناسی صنعتی" ، انتشارات برای فردا ، 1386.

4.      حلم سرشت پریوش، دل پیشه اسماعیل؛ "بهداشت کار" ، انتشارات چهر، 1380.