Pesticides - Toxicology Lec 2 (PDF)

Pesticides Lec:2 DR.AHMED FARIS ABED PH.D OF CLINICAL PHARMACOLOGY AND FORINSIC TOXICOLOGY/N.U.S.T, COLLEGE OF PHARMACY 5TH STAGE  Insecticides  Organophosphorus compounds  Carbamates  Organochlorines  Insecticides of botanical origin  Herbi...

Pesticides Lec:2 DR.AHMED FARIS ABED PH.D OF CLINICAL PHARMACOLOGY AND FORINSIC TOXICOLOGY/N.U.S.T, COLLEGE OF PHARMACY 5TH STAGE  Insecticides  Organophosphorus compounds  Carbamates  Organochlorines  Insecticides of botanical origin  Herbicides  Rodenticides ‫المبيدات الحشرية‬ ‫مركبات الفوسفور العضوية‬ ‫الكاربامات‬ ‫الكلور العضوي‬ ‫المبيدات الحشرية ذات األصل النباتي‬ ‫مبيدات األعشاب‬ ‫مبيدات القوارض‬ ❖ Insecticides 1-Organophosphorus compounds  organophosphate (OP) compounds are widely used in agricultural field  They are the group of choice in the agricultural world and are the most common cause of poisoning among the pesticides  Over 80% of hospitalizations from pesticides poisoning were due to the organophosphate group  Example malathion and parathion. ‫ تستخدم مركبات الفوسفات العضوية على نطاق واسع في المجال الزراعي‬ ‫ وهي المجموعة المفضلة في العالم الزراعي وهي السبب األكثر شيوعا‬ ‫للتسمم بين المبيدات الحشرية‬ ‫ من حاالت االستشفاء بسبب التسمم بالمبيدات الحشرية‬%80 ‫ أكثر من‬ ‫كانت بسبب مجموعة الفوسفات العضوية‬.‫ مثال المالثيون والباراثيون‬ Organophosphorus compounds nature  The majority of organophosphorus pesticides are liquid and have different vapour pressures at room temperature.  The compounds used for agricultural purposes are available mainly as emulsifiable concentrates or wettable powder formulations for reconstitution as liquid sprays, but also presents as granules for soil applications. ‫ أغلب مبيدات الفوسفور العضوية تكون في صورة سائلة وتختلف ض غوط‬.‫بخارها عند درجة حرارة الغرفة‬ ‫ المركبات المستخدمة لألغراض الزراعية متوفرة بشكل أساسي على‬ ‫هيئة مركزات قابلة لالستحالب أو على هيئة مساحيق قابلة للبلل إلعادة‬ ‫ ولكنها تتوفر أيض ا على هيئة حبيبات‬،‫تشكيلها على هيئة بخاخات سائلة‬.‫لتطبيقات التربة‬ Risk of poisoning  Accidental poisoning of children  Occupational exposure  Suicidal more severe and more frequent poisonings than accidental or occupational poisonings  Others through the consumption of foodstuffs treated incorrectly with pesticides or harvest prematurely before residues have declined to acceptable levels ‫ التسمم العرضي لألطفال‬ ‫ التعرض المهني‬ ‫ حاالت التسمم االنتحارية األكثر شدة واألكثر تكرارا من حاالت التسمم العرضي أو المهني‬ ‫ حاالت أخرىمن خالل استهالك المواد الغذائية المعالجة بشكل غير صحيح بالمبيدات الحشرية‬ ‫أو الحصاد قبل األوان قبل أن تنخفض المخلفات إلى مستويات مقبولة‬ Route of exposure:  Oral :Accidental ingestion, especially by children or Ingesting food containing organophoshorus pesticide residues  Inhalation  Dermal :  Eye: Exposure to vapours, dusts, or aerosols cause local effects on the smooth muscles of the eyes.  Parentral: accidental or intentional. ‫ وخاصة من قبل األطفال أو‬،‫ االبتالع العرضي‬:‫ عن طريق الفم‬ ‫تناول الطعام المحتوي على بقايا مبيدات الفوسفور العضوي‬ ‫ االستنشاق‬ :‫ الجلد‬ ‫ التعرض لألبخرة أو الغبار أو الهباء الجوي يسبب تأثيرات‬:‫ العين‬ :‫ عن طريق الحقن‬.‫موضعية على العضالت الملساء للعينين‬.‫عرضي أو متعمد‬ Mode of action:  Organophosphorus pesticides exert their acute effects by inhibiting acetylcholinesterase that is responsible for degradation of acetylcholine into choline and ester in the central and peripheral nervous system and RBC in plasma with subsequent accumulation of toxic levels of acetylcholine. that in turn binds to nicotinic or muscarinic receptors with variety of signs and symptoms.  Antidots :  Atropin :reverse mainly muscarinic effects  Oxim compounds :(pralidoxim) reverse muscarinic and nicotinic effects. ‫ تمارس مبيدات الفوسفور العضوية تأثيراتها الحادة عن طريق تثبيط األستيل كولين‬ ‫استريز المسؤول عن تحلل األستيل كولين إلى كولين وإستر في الجهاز العصبي المركزي‬ ‫والمحيطي وخاليا الدم الحمراء في البالزما مع تراكم الحق لمستويات سامة من األستيل‬ ‫ والذي بدوره يرتبط بمستقبالت النيكوتين أو المسكارين مع مجموعة متنوعة من‬.‫كولين‬.‫العالمات واألعراض‬ :‫ الترياقات‬ ‫ يعكس التأثيرات المسكارينية بشكل أساسي‬:‫ األتروبين‬.‫ (براليدوكسيم) تعكس التأثيرات المسكارينية والنيكوتينية‬:‫ مركبات أوكسيم‬ Management of Organophosphorus Toxicity  After standard protection of vital signs, The antidote of first choice is the antimuscarinic agent atropine , but this drug has no effect on the nicotinic signs of toxicity.  Nicotinic toxicity is treated by regenerating active cholinesterase enzyme. Immediately after binding to cholinesterase, most organophosphate compounds can be removed from the enzyme by the use of regenerator compounds such as pralidoxime and this may reverse both nicotinic and muscarinic signs ،‫ فإن الترياق األول هو العامل المضاد للمسكارين األتروبين‬،‫ بعد الحماية القياسية للعالمات الحيوية‬.‫ولكن هذا الدواء ليس له تأثير على عالمات التسمم بالنيكوتين‬ ‫ بعد االرتباط بالكولينستريز‬.‫ يتم عالج التسمم بالنيكوتين عن طريق تجديد إنزيم الكولينستريز النشط‬ ‫ يمكن إزالة معظم مركبات الفوسفات العضوية من اإلنزيم باستخدام مركبات التجديد مثل‬،‫مباشرة‬.‫البراليدوكسيم وقد يعكس هذا كل من عالمات النيكوتين والمسكارين‬ Toxic signs and symptoms  Cholinergic effects : Increseased salivation, sweetening, lacrimation.  -Dyspnea  -Bradycardia(muscarinic) then, tachycardia due to nicotinic effect  -Nausea and vomiting  -Miosis ( muscarinic effect)  coma and death due to respiratory failure.‫ الدموع‬،‫ التحلية‬،‫ زيادة إفراز اللعاب‬:‫ تأثيرات كولينية‬ ‫ ضيق التنفس‬- ‫ بطء القلب (المسكارينية) ثم تسرع القلب بسبب التأثير‬- ‫النيكوتيني‬ ‫ الغثيان والقيء‬- )‫ انقباض الحدقة (التأثير المسكاريني‬- ‫ الغيبوبة والوفاة بسبب فشل الجهاز التنفسي‬- Postmortem manifestations: On ingestion :Stomach contain brownish liquid. sometimes colored blue or green with distinct odor (bad odor).  Or presented as emulsified liquid due to suspension of the Organophosphorus compound with water.  Stomach wall congested and bleeding might be noted. On inhalation: Lungs showed massive edema and congestion. ‫ وأحيانا يكون لونه أزرق أو أخضر‬،‫ تحتوي المعدة على سائل بني اللون‬:‫ عند االبتالع‬.) ‫وله رائحة مميزة (رائحة كريهة‬.‫ أو يظهر على شكل سائل مستحلب بسبب تعليق مركب الفوسفور العضوي بالماء‬.‫ قد يُالحظ احتقان في جدار المعدة ونزيف‬.‫ أظهرت الرئتان وذمة واحتقانا شديدين‬:‫ عند االستنشاق‬ Sampling and investigation  Blood , urine sample  Thin layer chromatography analysis of samples taken from stomach contents to determine the specific type of organophosphorus compound.  Stomach contents very important tasted for color, odor, and pH.  2. Carbamates :  reversible choline esterase inhibitor but less toxic and shorter duration of action than Organophosphorus compounds. Mechanism of toxicity:  carbamoylation of the ACHE enzyme.  The carbamylation of the enzyme is unstable, and the regeneration of AChE is relatively rapid compared with that from a phosphorylated enzyme. Thus, carbamate pesticides are less dangerous with regard to human exposure than organophosphorus ‫ مثبط استريز الكولين القابل للعكس ولكنه أقل سمية ومدة تأثيره أقصر‬.‫من مركبات الفوسفور العضوي‬ :‫آلية السمية‬ ACHE ‫ كرباميل إنزيم‬ ‫سريع نسبيا مق ار نة بال تجدد‬AChE ‫ وتجدد‬،‫كرباميل اإلنزيم غير مستقر‬. ‫ فإن مبيدات الكاربامات أقل خطورة فيما‬،‫ وبالتالي‬.‫من إنزيم مفسفر‬ ‫يتعلق بالتعرض البشري من الفوسفور العضوي‬ Routes of exposure:  Ingestion  Dermal: skin irritation  Eye: eye irritation Toxic signs and symptoms: skin and eye irritation, hyperpigmentation, and influence on the function of testes (slight increase of sperm abnormalities) ‫ االبتالع‬ ‫ تهيج الجلد‬:‫ الجلد‬ ‫ تهيج العين‬:‫ العين‬ ،‫ فرط تصبغ الجلد‬،‫تهيج الجلد والعين‬:‫العالمات واألعراض السامة‬ ‫والتأثير على وظيفة الخصيتين (زيادة طفيفة في تشوهات‬ )‫الحيوانات المنوية‬  3-Organochlorine insecticide :  Organochlorine pesticides have long been widely used in agriculture and in public health as highly effective agents. They are lipophilic and have prolonged half-lives of years to decades  the most common of organochlorine is lindane  Lindane, used for the treatment of head lice. Acute ingestion or repeated large dermal expose causes neurological toxicity which can lead to seizures and a coma. ‫ تستخدم المبيدات الحشرية العضوية الكلورية منذ فترة طويلة على‬ ‫ وهي محبة‬.‫نطاق واسع في الزراعة والصحة العامة كعوامل فعالة للغاية‬ ‫للدهون ولها عمر نصف ممتد لسنوات إلى عقود‬ ‫ أكثر أنواع الكلور العضوي شيوع ا هو الليندين‬ ‫ يؤدي االبتالع الحاد أو الت عرض‬.‫ المستخدم لعالج قمل الرأس‬،‫ الليندين‬.‫الجلدي المتكرر إلى سمية عصبية يمكن أن تؤدي إلى نوبات وغيبوبة‬ Route of exposure:  Ingestion  Dermal contact. Rare  Mechanism of toxicity:  Most organochlorines act as non- competitive antagonists acting at the chlorine ion channel of GABAa receptors, and these mechanism lead to neuroexcitatory. ‫ تعمل معظم المركبات العضوية الكلورية‬:‫ آلية السمية‬ ‫كمضادات غير تنافسية تعمل على قناة أيونات الكلور‬.‫ وتؤدي هذه اآللية إلى إثارة األعصاب‬،GABAa ‫لمستقبالت‬ Toxic features: ‫ متعلق بتحفيز الجهاز‬ ،‫ قلق‬:‫العصبي المركزي‬  Related to the CNS stimulation: restless, tremor ‫ تنميل في‬،‫ تشنج‬،‫رعشة‬ ,convulsion, parasthesia of tongue and limbs..‫اللسان واألطراف‬ ‫ غثيان وقيء‬ ‫ نخر الكبد‬  Nausea and vomiting  Liver necrosis ‫ أعراض ما بعد الوفاة‬ ‫ احتقان جدار الغشاء‬  Postmortem manifestation ‫المخاطي للمعدة ووجود‬ ‫سائل بني اللون ممزوج بالماء‬  Congestion of the stomach mucosal wall and the.‫وله رائحة مميزة‬ presence of brownish fluid emulsified with water content ,having a distinct odor.  Sampling and investigation  Sampling from adipose tissue or stomach content  Use gas chromatography to identify it. ‫ أخذ العينات والتحقيق‬ ‫ أخذ العينات من األنسجة الدهنية أو محتويات‬ ‫المعدة‬.‫ استخدام الغاز الكروماتوغرافيا لتحديدها‬ Insectiside of botanical origin  Botanical insecticides are those products used to kill or repel insects that consist of dried, ground plant material, crude plant extracts, or chemicals isolated from plants. Ex: pyrethrins ‫ المبيدات الحشرية النباتية هي تلك المنتجات المستخدمة لقتل الحشرات أو طردها‬  Routs of exposure: ‫والتي تتكون من مواد نباتية مجففة ومطحونة أو مستخلصات نباتية خام أو مواد‬ :‫ البيرثرينات طرق التعرض‬:‫ على سبيل المثال‬.‫كيميائية معزولة من النباتات‬  Inhalation ‫ االستنشاق‬ ‫ الحقن‬  Parenteral ‫ الغثيان والقيء وشلل العضالت وفشل الجهاز التنفسي والوفاة‬.‫ التهاب الجلد التماسي‬:‫ الجلد‬ Nausea, vomiting, muscle paralysis, respiratory failure and death  Dermal: contact dermatitis.  Mechanism of toxicity  pyrethrins targeted the central nervous system.  Their main mechanism of action is interacting with voltage-gated sodium channels in neurons.  This interaction results in depolarization caused by the prolonged influx of sodium ions during excitation..‫ تستهدف البيرثرينات الجهاز العصبي المركزي‬ ‫ آلية عملها الرئيسية هي التفاعل مع قنوات الصوديوم‬.‫المعتمدة على الجهد في الخاليا العصبية‬ ‫ يؤدي هذا التفاعل إلى االستقطاب الناجم عن التدفق‬.‫المطول أليونات الصوديوم أثناء اإلثارة‬ Toxic features  On dermal exposure is paresthesia.  Pyrethroid ingestion gives rise within minutes to a sore throat, nausea, vomiting and abdominal pain.  Mouth ulceration, increased secretions and/or dysphagia may occur.  Dizziness, headache and fatigue are common,  palpitations, chest tightness and blurred vision less frequent.  Coma and convulsions are the principal life- threatening features ❖ Herbicides  The use of herbicides primarily for weed and grass control.  Paraquat: gramoxone 20% Paraquat is one of the most common herbicides used today, but it can cause fatal poisoning when ingested or inhaled Colorless crystals ,Yellow solid with a faint, ammonia-like odor ‫ استخدام مبيدات األعشاب في المقام األول لمكافحة‬.‫األعشاب والحشائش‬ %20 ‫ جراموكسون‬: ‫يعتبر باراكوات أحد أكثر مبيدات األعشاب شيوعا‬ ‫ ولكنه قد يسبب تسمم ا مميتا عند‬،‫المستخدمة اليوم‬ ‫ مادة صلبة‬،‫تناوله أو استنشاقه بلورات عديمة اللون‬ ‫صفراء ذات رائحة خفيفة تشبه األمونيا‬ Route of exposure:  Ingestion ,Inhalation, Dermal, Eye  Parentral (homicidal) Mechanism of toxicity :  PQ results in lipid peroxidation and an increase in reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), damage to the biliary system, gastrointestinal system and nervous system, in addition to lungs, kidneys, and the liver. ‫ االبتالع واالستنشاق والجلد والعين‬ )‫ عن طريق الحقن (القاتل‬ :‫آلية السمية‬ ) ROS) ‫إلى أكسدة الدهون وزيادة أنواع األكسجين التفاعلية‬PQ ‫ يؤدي‬ ‫ ) وتلف الجهاز الصفراوي والجهاز الهضمي والجهاز‬NO) ‫وأكسيد النيتريك‬.‫ باإلضافة إلى الرئتين والكلى والكبد‬،‫العصبي‬ Toxic features:  In acute cases : Renal failure after 1-3 days of exposure with increased albumin level in urine.  Pulmonary fibrosis leads to respiratory failure and death.(chronic) ‫ أيام من‬3-1 ‫ فشل كلوي بعد‬:‫ في الحاالت الحادة‬.‫التعرض مع ارتفاع مستوى األلبومين في البول‬ ‫ يؤدي التليف الرئوي إلى فشل الجهاز التنفسي‬ )‫ (مزمن‬. ‫والوفاة‬  Post mortem manifestation:  Oral and eaosophagal ulcers  Stomach wall congestion  Renal tubular necrosis (histopathological)  Liver necrosis (histopathological)  Lung tissue fibrosis (most common cause of death)  Death also may result from secondary effects on heart that lead to heart failure or circulatory failure. Rodenticides :  Strychnine ODOURLESS AND COLOURLESS CRYSTALS WITH BITTER TASTE. rarely used in suicidal (bitter taste). Used in dogs killing.  Mechanism of toxicity Strychnine competitively antagonizes glycine, an inhibitory neurotransmitter released by postsynaptic inhibitory neurons in the spinal cord. Strychnine binds to the chloride ion channel, causing increased neuronal excitability and exaggerated reflex arcs ‫ نادرا ما تستخدم‬.‫ ستريكنين بلورات عديمة الرائحة واللون ذات طعم مرير‬.‫ تستخدم في قتل الكالب‬.)‫في االنتحار (طعم مرير‬ ‫ وهو ناقل‬،‫ آلية السميةيتنافس ستريكنين بشكل تنافسي مع الجاليسين‬ ‫عصبي مثبط يفرزه الخاليا العصبية المثبطة بعد المشبكية في النخاع‬ ‫ مما يتسبب ف ي زيادة‬،‫ يرتبط ستريكنين بقناة أيونات الكلوريد‬.‫الشوكي‬ ‫استثارة الخاليا العصبية وأقواس منعكسة مبالغ فيها‬  Toxic features  neurological :The substance may cause effects on the central nervous system. This may result in convulsions, muscle contractions and respiratory failure. Exposure could cause death.  Route of exposure:  Ingestion  inhalation ‫ وقد يؤدي هذا إلى‬.‫ قد تسبب المادة تأثيرات على الجهاز العصبي المركزي‬:‫ العصبية‬.‫ وقد يؤدي التعرض لها إلى الوفاة‬.‫حدوث تشنجات وانقباضات عضلية وفشل تنفسي‬ :‫ طريق التعرض‬ ‫ االبتالع‬ ‫االستنشاق‬ Arsenic Toxic features :  Vomiting  Bloody diarrhea  Garlic taste in the mouth  Hypotension  Prolonged QT segment  Delirium, seizures, coma  Renal injury  General managements of pesticides toxicity  Remove the source of exposure.  Removal of decontaminated clothes and cleaning affected skin and eyes with water.  Respiratory failure is one of the most common cause of death in pesticide poisoning  antidote administration. (ex atropine and oxims copounds)  The ABC of supportive care - Airway, Breathing, and Circulation - is crucial  Gastric lavage.  Follow up and monitoring..‫ إزالة مصدر التعرض‬.‫ إزالة المالبس الملوثة وتنظيف الجلد والعينين المتأثرين بالماء‬ ‫ الفشل التنفسي هو أحد األسباب األكثر شيوعا للوفاة في حاالت التسمم بالمبيدات‬.‫الحشرية‬ )‫ (مثل األتروبين ومضادات األكسدة‬.‫ إعطاء الترياق‬.‫ أمر بالغ األهمية‬- ‫ مجرى الهواء والتنفس والدورة الدموية‬- ‫ أساسيات الرعاية الداعمة‬.‫ غسل المعدة‬.‫ المتابعة والمراقبة‬