سمية

السمية هي مدى قدرة مادة كيميائية أو خليط معين من المواد على إلحاق الضرر بالكائن الحي . ^{[ 1 ]} قد تشير السمية إلى تأثيرها على الكائن الحي بأكمله، كالحيوان أو البكتيريا أو النبات ، وكذلك تأثيرها على جزء منه، كالخلية ( السمية الخلوية ) أو عضو منه كالكبد ( السمية الكبدية ). أحيانًا، يُستخدم مصطلح السمية بشكل مرادف للتسمم في الاستخدام اليومي.

من المفاهيم الأساسية في علم السموم أن تأثيرات المادة السامة تعتمد على الجرعة ؛ فحتى الماء قد يؤدي إلى التسمم المائي عند تناوله بجرعة عالية، بينما حتى بالنسبة لمادة شديدة السمية مثل سم الأفعى، توجد جرعة لا يظهر عندها أي تأثير سام ملحوظ. وتختلف السمية باختلاف الأنواع، مما يجعل التحليل بين الأنواع المختلفة أمرًا صعبًا. وتتطور نماذج ومقاييس جديدة لتجاوز التجارب على الحيوانات ، مع الحفاظ على مفهوم نقاط نهاية السمية. ^{[ 2 ]}

في الأدبيات الطبية اليونانية القديمة ، استُخدمت الصفة τοξικόν (بمعنى "سام") لوصف المواد التي لها القدرة على "التسبب في الموت أو الضعف الشديد أو إظهار أعراض العدوى". ^{[ 3 ]} وتعود أصول الكلمة إلى الاسم اليوناني τόξον (toxon ) (بمعنى "قوس")، في إشارة إلى استخدام الأقواس والسهام المسمومة كأسلحة. ^{[ 3 ]}

للبشر تاريخ عريق لا يقتصر على إدراكهم للسموم، بل يتعداه إلى استغلالها كأداة. وقد لاحظ علماء الآثار الذين يدرسون سهام العظام المكتشفة في كهوف جنوب أفريقيا احتمال غمس بعضها، التي يتراوح عمرها بين 72,000 و80,000 عام، في سموم مُعدّة خصيصًا لزيادة فتكها. ^{[ 4 ]} ورغم أن محدودية الأجهزة العلمية تجعل إثبات ذلك بشكل قاطع أمرًا صعبًا، إلا أن علماء الآثار يفترضون أن صناعة السهام المسمومة كانت منتشرة على نطاق واسع في حضارات تعود إلى العصر الحجري القديم . ^{[ 5 ] [ 6 ]} وقد تمكن شعب سان في جنوب أفريقيا من الحفاظ على هذه الممارسة حتى العصر الحديث، إذ يمتلكون المعرفة اللازمة لتكوين خلطات معقدة من الخنافس السامة ومستخلصات نباتية، مما ينتج عنه رأس سهم صالح للاستخدام لأكثر من بضعة أشهر، وقد يصل إلى عام. ^{[ 7 ]}

بشكل عام، هناك خمسة أنواع من السمية: الكيميائية، والبيولوجية، والفيزيائية، والإشعاعية، والسلوكية.

تُعتبر الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض والطفيليات سامة بالمعنى الواسع، ولكنها تُسمى عمومًا مسببات الأمراض بدلًا من المواد السامة. يصعب قياس السمية البيولوجية لمسببات الأمراض لأن الجرعة العتبية قد تكون كائنًا حيًا واحدًا. نظريًا ، يمكن لفيروس أو بكتيريا أو دودة واحدة أن تتكاثر لتسبب عدوى خطيرة . إذا كان لدى المضيف جهاز مناعة سليم ، فإن السمية الكامنة للكائن الحي تُوازنها استجابة المضيف؛ وتكون السمية الفعالة حينها مزيجًا من الاثنين. في بعض الحالات، مثل سم الكوليرا ، يكون المرض ناتجًا بشكل أساسي عن مادة غير حية يفرزها الكائن الحي، وليس عن الكائن الحي نفسه. تُسمى هذه المواد السامة البيولوجية غير الحية عمومًا سمومًا إذا كانت من إنتاج كائن دقيق أو نبات أو فطر، وسمومًا حيوانية إذا كانت من إنتاج حيوان.

المواد السامة الفيزيائية هي مواد تتداخل، بحكم طبيعتها الفيزيائية، مع العمليات البيولوجية. ومن أمثلتها غبار الفحم ، وألياف الأسبستوس ، وثاني أكسيد السيليكون المجزأ بدقة ، وكلها قد تكون قاتلة عند استنشاقها. أما المواد الكيميائية المسببة للتآكل، فتُعتبر سامة فيزيائياً لأنها تُدمر الأنسجة، ولكنها ليست سامة بشكل مباشر إلا إذا تداخلت مباشرة مع النشاط البيولوجي. ويمكن أن يعمل الماء كمادة سامة فيزيائياً عند تناوله بجرعات عالية للغاية، لأن تركيز الأيونات الحيوية ينخفض ​​بشكل كبير مع زيادة كمية الماء في الجسم. ويمكن اعتبار الغازات الخانقة مواد سامة فيزيائياً لأنها تعمل عن طريق إزاحة الأكسجين من البيئة، ولكنها غازات خاملة وليست سامة كيميائياً.

يمكن أن يكون للإشعاع تأثير سام على الكائنات الحية. ^{[ 8 ]}

يشير مصطلح السمية السلوكية إلى الآثار غير المرغوب فيها الناتجة عن الجرعات العلاجية الأساسية من الأدوية الموصوفة سريريًا لاضطراب معين. ^{[ 9 ]} تشمل هذه الآثار غير المرغوب فيها، من بين أمور أخرى، التأثيرات المضادة للكولين، وحصار مستقبلات ألفا الأدرينالية، والتأثيرات الدوبامينية. ^{[ 10 ]}

يمكن قياس السمية من خلال تأثيرها على الهدف (كائن حي، عضو، نسيج، أو خلية). ولأن الأفراد عادةً ما يستجيبون بشكل مختلف لنفس جرعة المادة السامة، يُستخدم غالبًا مقياس للسمية على مستوى المجموعة السكانية، والذي يربط احتمالات حدوث نتيجة معينة لفرد معين ضمن مجموعة سكانية. أحد هذه المقاييس هو الجرعة المميتة الوسطية ( _LD50 ) . عندما لا تتوفر هذه البيانات، تُجرى التقديرات بالمقارنة مع مواد سامة مماثلة معروفة، أو مع تعرضات مماثلة في كائنات حية مماثلة. بعد ذلك، تُضاف " عوامل أمان " لمراعاة أوجه عدم اليقين في البيانات وعمليات التقييم. على سبيل المثال، إذا كانت جرعة من مادة سامة آمنة لفأر مختبري، يمكن افتراض أن عُشر هذه الجرعة سيكون آمنًا للإنسان، مما يسمح بعامل أمان قدره 10 لمراعاة الاختلافات بين الأنواع بين نوعين من الثدييات؛ وإذا كانت البيانات من الأسماك، يمكن استخدام عامل 100 لمراعاة الاختلاف الأكبر بين فئتين من الحبليات (الأسماك والثدييات). وبالمثل، يمكن استخدام عامل حماية إضافي للأفراد الذين يُعتقد أنهم أكثر عرضة للتأثيرات السامة، كما هو الحال أثناء الحمل أو مع أمراض معينة. أو، يمكن تخصيص عامل حماية إضافي قدره 10 لمركب كيميائي مُصنّع حديثًا وغير مدروس سابقًا، يُعتقد أنه مشابه جدًا في تأثيره لمركب آخر، وذلك لمراعاة الاختلافات المحتملة في التأثيرات التي يُحتمل أن تكون أقل بكثير. هذا النهج تقريبي للغاية، لكن عوامل الحماية هذه تُعتبر متحفظة جدًا عمدًا، وقد وُجد أن هذه الطريقة مفيدة في مجموعة واسعة من التطبيقات.

ينطوي تقييم جميع جوانب سمية المواد المسببة للسرطان على مسائل إضافية، إذ ليس من المؤكد وجود جرعة فعالة دنيا للمواد المسرطنة ، أو ما إذا كان الخطر ضئيلاً للغاية بحيث لا يمكن ملاحظته. إضافةً إلى ذلك، من المحتمل أن تكون خلية واحدة متحولة إلى خلية سرطانية كافية لإحداث التأثير الكامل (نظرية "الضربة الواحدة").

يُعدّ تحديد سمية المخاليط الكيميائية أكثر صعوبة من تحديد سمية المادة الكيميائية النقية، لأن كل مكون يُظهر سميته الخاصة، وقد تتفاعل المكونات لتُنتج تأثيرات مُعززة أو مُخففة. تشمل المخاليط الشائعة البنزين ودخان السجائر والنفايات الصناعية . وتزداد الأمور تعقيدًا في الحالات التي تحتوي على أكثر من نوع من المواد السامة، مثل تصريفات محطة معالجة مياه الصرف الصحي المعطلة، والتي تحتوي على عوامل كيميائية وبيولوجية.

تكشف اختبارات السمية قبل السريرية على مختلف الأنظمة البيولوجية عن التأثيرات السامة للمنتج قيد الدراسة، والتي تختلف باختلاف النوع والعضو والجرعة. ويمكن ملاحظة سمية المواد من خلال: (أ) دراسة التعرض العرضي للمادة، (ب) الدراسات المختبرية باستخدام الخلايا/خطوط الخلايا، (ج) التعرض الحيوي على الحيوانات التجريبية. تُستخدم اختبارات السمية في الغالب لفحص أحداث ضارة محددة أو نقاط نهاية محددة، مثل السرطان، وسمية القلب، وتهيج الجلد/العين. كما تساعد اختبارات السمية في حساب مستوى الجرعة التي لا تُلاحظ عندها أي آثار ضارة (NOAEL)، وهي مفيدة للدراسات السريرية. ^{[ 11 ]}

لضمان تنظيم المواد ومعالجتها بشكل سليم، يجب تصنيفها ووضع ملصقات تعريفية مناسبة عليها. ويُحدد التصنيف بناءً على إجراءات اختبار أو حسابات معتمدة، ويخضع لمستويات فاصلة تحددها الحكومات والعلماء (على سبيل المثال، مستويات عدم ملاحظة أي آثار ضارة، وقيم الحد الأقصى المسموح به ، ومستويات الاستهلاك اليومي المسموح بها ). وتُعد المبيدات مثالًا على أنظمة تصنيف السمية وملصقات السمية الراسخة . وفي حين أن العديد من الدول لديها حاليًا لوائح مختلفة فيما يتعلق بأنواع الاختبارات وعددها ومستوياتها الفاصلة، فقد بدأ تطبيق النظام المنسق عالميًا ^{[ 12 ] [ 13 ] في توحيد هذه اللوائح.}

ينظر التصنيف العالمي إلى ثلاثة مجالات: المخاطر الفيزيائية (الانفجارات والألعاب النارية)، والمخاطر الصحية، والمخاطر البيئية . ^{[ 14 ]}

تتأثر سمية المادة بعوامل عديدة، منها طريقة التعرض (سواءً أكانت المادة السامة ملامسة للجلد، أو ابتلاعها، أو استنشاقها، أو حقنها)، ومدة التعرض (قصيرة أم طويلة الأمد)، وعدد مرات التعرض (جرعة واحدة أو جرعات متعددة على مدى فترة زمنية)، والشكل الفيزيائي للمادة السامة (صلبة، سائلة، غازية)، وتركيز المادة، وفي حالة الغازات، الضغط الجزئي (حيث يزداد الضغط الجزئي عند تركيز معين مع ارتفاع الضغط الجوي المحيط)، والتركيب الجيني للفرد، وحالته الصحية العامة، وغيرها الكثير. وقد وردت هنا بعض المصطلحات المستخدمة لوصف هذه العوامل.

التعرض الحاد

التعرض لمرة واحدة لمادة سامة قد يؤدي إلى ضرر بيولوجي شديد أو الوفاة؛ وعادة ما تتميز حالات التعرض الحادة بأنها لا تدوم لأكثر من يوم واحد.

التعرض المزمن

التعرض المستمر لمادة سامة على مدى فترة زمنية طويلة، غالباً ما تقيس بالأشهر أو السنوات؛ يمكن أن يسبب آثاراً جانبية لا رجعة فيها.

نظراً لمحدودية مفهوم الاستجابة للجرعة ، فقد تم اقتراح مؤشر جديد لسمية الأدوية المجردة (DTI) مؤخراً. ^{[ 24 ]} يعيد مؤشر DTI تعريف سمية الأدوية، ويحدد الأدوية السامة للكبد، ويقدم رؤى آلية، ويتنبأ بالنتائج السريرية، وله إمكانات كأداة فحص.

• وكالة تسجيل المواد السامة والأمراض
• الأسئلة الشائعة حول اختبار السمية المائية للمياه العادمة الكاملة ( مؤرشفة بتاريخ 14 أبريل 2021 على موقع Wayback Machine)
• خريطة السموم (TOXMAP) مؤرشفة بتاريخ 15 ديسمبر 2019 على موقع Wayback Machine، وهي خرائط إلكترونية للصحة البيئية من المكتبة الوطنية الأمريكية للطب.
• توكس سيك: محرك بحث شامل في علم السموم والصحة البيئية