علم السموم

علم السموم هو فرع علمي يتداخل مع علم الأحياء والكيمياء وعلم الأدوية والطب ، ويتناول دراسة الآثار الضارة للمواد الكيميائية على الكائنات الحية ^{[ 1 ]} ، وممارسة تشخيص وعلاج حالات التعرض للسموم والمواد السامة . وتُعد العلاقة بين الجرعة وتأثيراتها على الكائن الحي المُعرَّض لها ذات أهمية بالغة في علم السموم. وتشمل العوامل المؤثرة في سمية المواد الكيميائية : الجرعة، ومدة التعرض (سواء كان حادًا أو مزمنًا )، وطريقة التعرض، ونوع الكائن الحي، وعمره، وجنسه، والبيئة. ويُعتبر علماء السموم خبراء في مجال السموم والتسمم . وهناك توجه نحو علم السموم القائم على الأدلة كجزء من التوجه الأوسع نحو الممارسات القائمة على الأدلة . ويُساهم علم السموم حاليًا في مجال أبحاث السرطان ، حيث يمكن استخدام بعض السموم كأدوية لقتل الخلايا السرطانية. ومن الأمثلة البارزة على ذلك البروتينات المُثبِّطة للريبوسومات ، والتي تم اختبارها في علاج سرطان الدم (اللوكيميا ) ^{[ 2 ]} .

كلمة علم السموم ( / ˌ t ɒ k s ɪ ˈ k ɒ l ə dʒ i / ) هي كلمة مركبة كلاسيكية جديدة من اللاتينية الحديثة ، وقد تم توثيقها لأول مرة حوالي عام 1799 ، ^{[ 3 ]} من الأشكال المركبة toxico- + -logy ، والتي بدورها تأتي من الكلمات اليونانية القديمة τοξικός toxikos ، "سام"، و λόγος logos ، "موضوع").

على عكس العديد من الحضارات، لا يمكن تأريخ سجلات المعرفة المصرية واستخدام السموم إلا إلى حوالي 300 قبل الميلاد. ومع ذلك، يُعتقد أن أقدم فرعون مصري معروف ، مينا ، قد درس خصائص النباتات السامة والسموم، وفقًا للسجلات القديمة. ^{[ 4 ]}

يُعتقد أيضًا أن المصريين القدماء كانوا على دراية بعناصر مثل الأنتيمون والنحاس والزرنيخ الخام والرصاص والأفيون ونبات المندراغورا (وغيرها) ، والتي ذُكرت في البرديات . وقد وثّقوا بدقة الأفاعي والعقارب السامة، وآثارها، وطرق علاجها، مستخدمين سمومًا عشبية مُحكمة في الطب، ويُعتقد أيضًا أنهم كانوا أول من أتقن التقطير واستخلاص السم من نوى المشمش. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يُعدّ كتاب "كالبستانا" قسمًا من "سوشروتا سامهيتا" ، وهو موسوعة طبية سنسكريتية قديمة أُلِّفت قبل عام 300 ميلادي تقريبًا، مع احتمال وجود أجزاء منها تعود إلى القرن الرابع قبل الميلاد. وهو مُخصَّص لدراسة سموم النباتات والحيوانات، بما في ذلك تصنيفها وتحديدها وعلاجها. ^{[ 6 ]} كان لكتاب "كالبستانا" تأثيرٌ كبير على العديد من الأعمال الطبية السنسكريتية اللاحقة، وتُرجم إلى العربية ولغات أخرى، مُؤثِّرًا في جنوب شرق آسيا والشرق الأوسط والتبت، وصولًا إلى أوروبا. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

قام ديوسقوريدس ، الطبيب اليوناني في بلاط الإمبراطور الروماني نيرون ، بمحاولة مبكرة لتصنيف النباتات وفقًا لتأثيراتها السامة والعلاجية. ^{[ 9 ]} ويصف كتابٌ يُنسب إلى ابن وحشية، مؤلف القرن العاشر، بعنوان "كتاب السموم" ، مواد سامة مختلفة ووصفات سامة يمكن تحضيرها باستخدام السحر . ^{[ 10 ]} وفي القرن الثاني عشر، كتب الطبيب اليهودي موسى بن ميمون كتاب "كتاب السموم والمطهر من الأدوية القاتلة"، الذي تناول فيه علاج التسمم. ^{[ 11 ]} ويصف عملٌ شعريٌّ كناديٌّ من القرن الرابع عشر، يُنسب إلى الأمير الجيني مانجاراسا، بعنوان "خاغيندرا ماني داربانا " ، العديد من النباتات السامة. ^{[ 12 ]}

قام الفيلسوف بيترو دابانو، الذي عاش في أواخر العصور الوسطى ، بتأليف رسالة في السموم والمبيدات، مستندًا إلى مصادر يونانية سابقة، ولا سيما أعمال تُنسب إلى ديوسقوريدس مثل "في السموم" و"في المبيدات". يعكس هذا العمل تفاعلًا مبكرًا مع التقاليد العلمية اليونانية، ويُنظر إليه على أنه مقدمة لإحياء العلوم اليونانية لاحقًا، والذي ارتبط بعصر النهضة. ^{[ 13 ]}

يُعتبر الطبيب السويسري باراسيلسوس، الذي عاش في القرن السادس عشر، "أبو" علم السموم الحديث، وذلك استنادًا إلى منهجه الدقيق في فهم تأثيرات المواد على الجسم. ^{[ 14 ]} يُنسب إليه القول المأثور الكلاسيكي في علم السموم: " Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist. " والذي يُترجم إلى: "كل شيء سام ولا شيء يخلو من السم؛ الجرعة وحدها هي التي تجعل الشيء غير سام." غالبًا ما يُختصر هذا القول إلى: " الجرعة هي التي تُسبب السم " أو باللاتينية "Sola dosis facit venenum". ^{[ 15 ] : 30}

يُعتبر ماثيو أورفيلا أيضًا الأب الحديث لعلم السموم، حيث قدم أول معالجة رسمية للموضوع في عام 1813 في كتابه Traité des poisons ، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم Toxicologie générale . ^{[ 16 ]}

في عام 1850، أصبح جان ستاس أول شخص ينجح في عزل السموم النباتية من الأنسجة البشرية. وقد مكّنه ذلك من تحديد استخدام النيكوتين كسم في قضية قتل بوكارميه، مما وفّر الدليل اللازم لإدانة الكونت البلجيكي هيبوليت فيسارت دي بوكارميه بقتل صهره. ^{[ 17 ]}

في العصر الحديث، انتقلت مسؤولية الإشراف التنظيمي على علم السموم إلى هيئات حكومية ودولية متخصصة، بما في ذلك إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، ووكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، ومنظمة الصحة العالمية (WHO)، والتي تُطبّق بروتوكولات موحدة لتقييم المخاطر الكيميائية في الأغذية والأدوية والبيئة. وانطلاقًا من مبدأ استجابة الجرعة الأساسي لباراسيلسوس، تُوجّه هذه الهيئات تقييمات السلامة القائمة على الأدلة من خلال دراسات السمية المتدرجة وتفسير البيانات. ويُجسّد كتاب إدارة الغذاء والدواء الأمريكية الأحمر لعام 2000 هذا التطور المستمر، إذ يُعدّ وثيقة إرشادية محورية للمبادئ السمية في تقييم المضافات الغذائية والمكونات، مما يضمن حماية الصحة العامة بما يتماشى مع الدقة العلمية المعاصرة. ^{[ 18 ]}

يهدف تقييم السمية إلى تحديد الآثار الضارة للمادة. ^{[ 19 ]} وتعتمد هذه الآثار على عاملين رئيسيين: أولهما، طرق التعرض (عن طريق الفم، أو الاستنشاق، أو الجلد)، وثانيهما، الجرعة (مدة التعرض وتركيزه). ولتحديد الجرعة، تُختبر المواد في نماذج حادة ومزمنة. ^{[ 20 ]} وعمومًا، تُجرى مجموعات مختلفة من التجارب لتحديد ما إذا كانت المادة تسبب السرطان، ولدراسة أشكال السمية الأخرى. ^{[ 20 ]}

العوامل التي تؤثر على السمية الكيميائية: ^{[ 15 ]}

• الجرعة
  • تتم دراسة كل من التعرضات الفردية الكبيرة (الحادة) والتعرضات الصغيرة المستمرة (المزمنة).
• طريقة التعرض
  • الابتلاع أو الاستنشاق أو الامتصاص عبر الجلد
• عوامل أخرى
  • صِنف
  • عمر
  • الجنس
  • صحة
  • بيئة
  • الخصائص الفردية

يسعى علم السموم القائم على الأدلة إلى تقييم الأدلة العلمية المتاحة بشفافية واتساق وموضوعية للإجابة عن تساؤلات في علم السموم، ^{[ 21 ]} وهو دراسة الآثار الضارة للعوامل الكيميائية أو الفيزيائية أو البيولوجية على الكائنات الحية والبيئة، بما في ذلك الوقاية من هذه الآثار والتخفيف منها. ^{[ 22 ]} يمتلك علم السموم القائم على الأدلة القدرة على معالجة مخاوف مجتمع علم السموم بشأن قصور المناهج الحالية في تقييم حالة العلم. ^{[ 23 ] [ 24 ]} وتشمل هذه المخاوف ما يتعلق بالشفافية في صنع القرار، وتجميع أنواع الأدلة المختلفة، وتقييم التحيز والمصداقية. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} ويستند علم السموم القائم على الأدلة إلى الحركة الأوسع نطاقًا نحو الممارسات القائمة على الأدلة .

يمكن إجراء تجارب السمية في الجسم الحي (باستخدام الحيوان بأكمله) أو في المختبر (اختبار على خلايا أو أنسجة معزولة)، أو في المحاكاة الحاسوبية (في محاكاة حاسوبية). ^{[ 28 ]}

تُظهر معظم المواد الكيميائية منحنى استجابة كلاسيكيًا للجرعة  ؛ فعند جرعة منخفضة (أقل من عتبة معينة)، لا يُلاحظ أي تأثير. ^{[ 15 ] : 80} وتُظهر بعضها ظاهرة تُعرف بالتحدي الكافي  ، حيث يؤدي التعرض لجرعة صغيرة إلى إنتاج حيوانات "تنمو بشكل أسرع، وتتمتع بمظهر عام أفضل وجودة فراء أفضل، ولديها أورام أقل، وتعيش لفترة أطول من حيوانات المجموعة الضابطة". ^{[ 44 ]} ولا يوجد مستوى آمن للتعرض لبعض المواد الكيميائية، ولذا تُعامل هذه المواد بعناية خاصة. كما أن بعض المواد الكيميائية عرضة للتراكم الحيوي لأنها تُخزن في الجسم بدلًا من إخراجها منه؛ ^{[ 15 ] : 85-90} وتحظى هذه المواد أيضًا باهتمام خاص.

تُستخدم عدة مقاييس بشكل شائع لوصف الجرعات السامة وفقًا لدرجة تأثيرها على الكائن الحي أو المجموعة السكانية، وبعضها محدد تحديدًا بموجب قوانين مختلفة أو استخدامات تنظيمية. وتشمل هذه المقاييس ما يلي:

• الجرعة المميتة المتوسطة (LD50 ₎ هي الجرعة التي تقتل 50% من السكان المعرضين لها.
• NOEL = مستوى عدم ملاحظة التأثير، وهي أعلى جرعة معروفة بعدم ظهور أي تأثير
• NOAEL = مستوى عدم ملاحظة التأثيرات الضارة ، وهي أعلى جرعة معروفة بعدم ظهور أي آثار ضارة
• PEL = الحد المسموح به للتعرض، وهو أعلى تركيز مسموح به بموجب لوائح إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA) .
• STEL = حد التعرض قصير المدى، وهو أعلى تركيز مسموح به لفترات زمنية قصيرة، عادةً ما بين 15 و30 دقيقة
• TWA = المتوسط ​​المرجح زمنيًا، وهو متوسط ​​تركيز المادة خلال فترة زمنية محددة، عادةً 8 ​​ساعات
• تم تطبيق مفهوم عتبة القلق السمي ^{[ 45 ]} على الملوثات منخفضة المستوى، مثل مكونات دخان التبغ ^{[ 46 ].}

علم السموم الطبية هو التخصص الذي يتطلب وضع الطبيب (درجة دكتور في الطب أو دكتور في تقويم العظام بالإضافة إلى التعليم التخصصي والخبرة).

علم السموم السريري هو التخصص الذي يمكن ممارسته ليس فقط من قبل الأطباء ولكن أيضًا من قبل غيرهم من المهنيين الصحيين الحاصلين على درجة الماجستير في علم السموم السريري: مساعدو الأطباء ( مساعدو الأطباء ، وممارسو التمريض )، والممرضات ، والصيادلة ، والمهنيين الصحيين المساعدين .

علم السموم الجنائي هو فرع من فروع الطب الشرعي يستخدم علم السموم وتخصصات أخرى كالكيمياء التحليلية وعلم الأدوية والكيمياء السريرية للمساعدة في التحقيقات الطبية أو القانونية المتعلقة بالوفاة والتسمم وتعاطي المخدرات. ولا ينصب التركيز الأساسي في علم السموم الجنائي على النتائج القانونية للتحقيق السمّي أو التقنية المستخدمة، بل على الحصول على النتائج وتفسيرها. ^{[ 47 ]}

علم السموم الحاسوبي هو فرع من فروع المعرفة يُعنى بتطوير نماذج رياضية وحاسوبية لفهم الآثار الصحية الضارة للمواد الكيميائية، مثل الملوثات البيئية والأدوية، والتنبؤ بها بشكل أفضل. ^{[ 48 ]} ضمن مشروع "علم السموم في القرن الحادي والعشرين" ، ^{[ 49 ] [ 50 ]} تم تحديد أفضل النماذج التنبؤية، وهي الشبكات العصبية العميقة ، والغابات العشوائية ، وآلات المتجهات الداعمة ، والتي تُضاهي في أدائها نتائج التجارب المخبرية . ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}

علم السموم المهنية هو تطبيق علم السموم على المخاطر الكيميائية في مكان العمل. ^{[ 55 ]}

عالم السموم هو عالم أو طبيب متخصص في دراسة المواد الكيميائية لتحديد مدى ضررها على الكائنات الحية. ^{[ 56 ]} وقد يقوم بتحليل الأعراض، وآليات عمل السموم ، وطرق علاجها، والكشف عنها ؛ وخاصةً حالات التسمم البشري . وهناك أنواع عديدة من علماء السموم، منها ما هو طبي، ومنها ما هو أكاديمي، ومنها ما هو غير ربحي. ^{[ 57 ] [ 58 ]}

• جمعية علم السموم