Prof. dr hab. Anna Brzozowska (pok. 2124)
http://toksykologia_żywności.sggw.plPlatforma e-lerningowa
http://e.sggw.waw.pl5 ECTS
8.30
- 30h wykłady
- 30h ćwiczeniaĆwiczenia – nieobecności do 20%
Ocena z egzaminu – 60%, ocena z ćwiczeń 40%
Egzamin pisemny – 2 terminy
- nieobecność nieusprawiedliwione – strata terminu
- usprawiedliwienie w ciągu 3 dni roboczych od daty egzaminu
- cz. A 25 pytać testowych za 1 pkt
- cz. B 10 pytań, na które należy dać krótkie odpowiedzi (2-4ptk.)
- 60pkt (zalicza 31pkt.)
Efekty kształcenia:
- zna substancje niebezpieczne dla zdrowia
- rola czynników środowiskowych
- ocena aktualnego zagrożenia
- wpływ procesów technologicznych na jakość zdrowotną żywności
- potrafi przygotować udokumentowane źródło pisemne i ustne opracowanie dotyczące bezpieczeństwa żywności
- potrafi zinterpretować uzyskane dane, wyciągać wnioski, praca w zespole
- świadomość zmian zachodzących w zagrożeniach bezpieczeństwa żywności
Toksykologia żywności – Nikonorow M, Urbanek-Karłowska B. PZWL Warszawa 1987r.
Toksykologia, Warszawa 1992, 94, 99, 2003 (str. 886)
Toksykologia współczesna, 2005r. dodruk 2012r. (str. …)
Farmakologia i toksykologia Podręcznik. Mustschler E. I wsp: Wrocław
Żywność a zdrowie i prawo (2004) str. 340
Toksykologia żywności. Warszawa 2010
Rozporządzenia
Toksykologia – nauka o truciznach i zatruciach.
(dyscyplina naukowa)
bada aktualne lub potencjalne niebezpieczeństwo związane z działaniem na organizmy żywe trucizn (substancji chemicznych)
bada mechanizm działania trucizn
opracowuje sposoby rozpoznania i leczenie zatruć
opracowuje sposoby zapobiegania zatruć
Trucizna - Paracelsus 1525r. „Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną, tylko dawka decyduje, że jakaś substancja nie jest trucizną”
Dla typowych trucizn. Zależność dawka-odpowiedź
Dla składników odżywczych. Zależność dawka-odpowiedź
Trucizna – współczesna definicja – substancja, która wprowadzona w małych dawkach do organizmu w skutek swoich właściwości toksykodynamicznych może wywołać zaburzenia w jego funkcjonowaniu lub inne niekorzystne zmiany lub śmierć
w praktyce za trucizny uznaje się te substancje które związane […]
Właściwości toksykodynamiczne – działanie niepożądane wynikające z reakcji chemicznych lub fizykochemicznych pomiędzy związkiem chemicznym, który wniknął do ustroju, a układem biologicznym (DNA, enzymy)
Toksyczność – zdolność substancji do wywoływania efektu szkodliwego (zależy od rodzaju substancje, dawki drogi i czasu narażenia, itp.)
Ksenobiotyk
substancja chemiczna nie będąca naturalnym składnikiem organizmu
substancja obca, egzogenna
Zatrucie
proces chorobowy z klinicznymi objawami podmiotowymi i przedmiotowymi wywołany przez substancje chemiczną pochodzenia egzogennego lub endogennego,
lub
zaburzenie homeostazy wywołane kontaktem z trucizną w dawce odpowiednio dużej.
Podział trucizn
ze względu na okoliczności ich powstawania
przypadkowe np. zawodowe, pokarmowe
rozmyślne np. samobójcze, mordercze
ze względu na przebieg i nasilenie
ostre – jednorazowa dawka, objawy szybko po kontakcie z substancją, gwałtowne
podostre – jedna lub kilka małych dawek, objawy po pewnym czasie, nie gwałtowna
przewlekłe – wiele stosunkowo małych dawek przez długi czas, objawy odległe, rozwijające się powoli
skutek = dawka x czas
Działy toksykologii
Cechy wspólne: te same związki chemiczne
Różnice:
warunki ekspozycji (praca choroba, całe życie),
droga wchłaniania (płuca, skóra, przewód pokarmowy),
dawkowanie (wg wskazań lekarze wg indywidualnych upodobań)
Toksykologia żywności, dotyczy substancji chemicznych dostających się do organizmu z żywnością
występujących naturalnie
dodawanych celowo (np. konserwanty)
zanieczyszczeń (np. metale ciężkie, azotany)
wytwarzających się w produktach w czasie procesów technologicznych (np. akryloamin – w przypieczonych frytkach) lub przechowywania (np. nitrozoaminy – w rybach wędzonych)
wytwarzających się w organizmie człowieka z substancji pochodzących z żywności (np. nitrozoaminy)
Losy trucizn w organizmie (wykres)
1. Droga i sposób dostania się do organizmu
2. Transport (bariery) i wiązanie ustrojowe)
3. Rozmieszczenie i kumulowanie
4. Przemiany w organizmie
5. Wydalanie
Wchłanianie (absorpcja)
Polega na przejściu substancji ze środowiska zewnętrznego do krążenia ogólnego (krew, limfa)
Wchłanianie […]
1. Droga i sposób dostania się do organizmu
wchłanianie przez układ pokarmowy zależy od:
rozpuszczalność substancji, wielkość cząsteczek
obecność związków wchłanianych przy udziale tych samych przenośników lub za pomocą tego samego mechanizmu
od pH treści pokarmowej (wpływa na rozpuszczalność)
od integralności błony komórkowe, ukrwienia
miejsce wchłaniania substancji obcych w przewodzie pokarmowym
jama ustna
nikotyna
cyjanki
nitrogliceryna
fenole
strychnina
kokaina
piramidon
alkohol
żołądek
alkohol
nikotyna
cyjanki
kwasy salicylowy
aspiryna
kofeina
teofilina
jelito cienkie
większość trucizn
jelito grube
związki wytwarzane przy udziale mikroflory
2. Transport (bariery) i wiązanie ustrojowe
bariery wchłaniania
droga pokarmowa – nabłonek jelitowy
droga inhalacyjna – nabłonek pęcherzyków płucnych
droga dermalna – naskórek
błony naczyń włosowatych
błony komórkowe narządów wewnętrznych
błony struktur wewnątrzkomórkowych
Bariera krew-mózg
Bariera krew-płyn mózgowo-rdzeniowy
dyfuzja bierna (zw. obce), transport aktywny (glukoza, aminokwasy)
zmiany w błonach wywołane przez m.in.: nadtlenki kwasów tłuszczowych bodźce akustyczne, w życiu płodowy i u niemowląt większa wrażliwość
substancje lipofilne przenikają łatwa, np. metylortęć, nierozpuszczalne w tłuszczach trudno – musi być przenośnik)
bariera krew-łożysko
bariera dla związków silnie zjonizowanych i nierozpuszczalnych w tłuszczach o dużym ciężarze cząsteczkowym
łatwo przenikają m.in. antybiotyki, narkotyki, alkohol etylowy, kofeina, nikotyna
zmiany morfologiczne prze niedotlenieniu np. u kobiet palących
czynniki teratogenne obumarcie zarodka wady rozwojowe
bariera krew –jądro
skomplikowana budowa trójstopniowa, chroni męskie komórki rozrodcze przed przenoszonymi przez krew substancjami szkodliwymi
1. śródbłonek naczyń włosowatych bez porów i przestrzeni międzykomórkowych
2. Komórki nabłonkowo-mięśniowe ze strefami zamykającymi
3. połączenia kompleksowe między komórkami podporowymi
bariera niebłonowa to
połączenia z albuminami i globulinami krwi z białkami enzymatycznymi (inhibicja) z białkami cytoplazmatycznymi (metalotioneina)
wiązanie zależy od pH, odwracalne, trwałość wiązania różna, przez grupy – SH, przy –końcowego aminokwasu, fosforylacja grup –OH, -COOH związki obce konkurują o miejsca wiązania
połączenia takie nie przenikają przez ściany naczyń włosowatych, nie ulegają przesączaniu w kłębuszkach nerkowych
wiązanie z białkiem zwalnia metabolizm i wydalanie
rola krwi:
rozpuszczalnik
medium transportujące
transport substancji obcych w pierwszej kolejności do narządów dobrze ukrwionych
redystrybucja do narządów mniej ukrwionych
transport metabolitów do nerek
wiązanie substancji z
Hb np. CO (karboksyhemoglobina)
z białkami błon krwinek czerwonych np. Pb
z białkami osocza
dobrze ukrwione: płuca, nadnercza, tarczyca, wątroba, serce, jelita, mózg – przepływ krwi 1000-55 cm3/min/
słabo ukrwione: skóra, mięśnie szkieletowe, tkanka łączna, tkanka tłuszczowa – 5-10
3. rozmieszczenie i kumulowanie
rozmieszczenie substancji obcych w organizmie zależy od:
szybkości wchłaniania i wydalania
częstotliwości wnikania do organizmu i dawek
powinowactwa do tkanek i narządów
główne miejsce odkładania się związków obcych
tkanka tłuszczowa: DDT, dieldryna, metoksychlor, WWA, PCB
kości: absorpcja na powierzchni lub trwałe wbudowanie (ołów, fluor, rad, stront, tetracykliny)
narządy miąższowe: w jądrach komórkowych lub cytoplazmie (kadam, ołów, rtęć nieorganiczna)
włosy, paznokcie (metale ciężkie, narkotyki)
4. przemiany w organizmie
miejsca przemian:
wszystkie tkanki, ale głównie:
nabłonek jelitowy
wątroba
nerki
z udziałem enzymów
przemiany = biotransformacja
detoksykacja – takie przemiany, które prowadzą do powstania związków mniej szkodliwych lub nieszkodliwych
aktywacja metabolizmu – takie przemiany, które prowadzą do powstania związków bardziej toksycznych
wykres przemian
przykłady
nie ulegają przemianom w organizmie
silnie polarne wydalane przez nerki
np. kwas ftanowy, kwas sulfonowe
bardzo lotne wydalanie przez płuca
np. eter etylowy, cyklopropanon
silnie lipofilne kumulujące się w tkance tłuszczowej
np. PCB (bifenyla)
ulegają detoksykacji
SO2 do siarczanów
fenol do glukuronidów
benzo(a)piren poprzez epoksyny do fenoli, które są sprzęgane z kwasem glikuronowym
ulegają aktywacji metabolicznej
chloroform do fosgenu
barwnik czerwony Red 2G do aniliny
benzo(a)piren poprzez epoksydy do epoksydioli
metanol do formaldehydu
As+5 do As+3
przemiany w organizmie – biotransformacja [wykres]
z udziałem enzymów:
własnych (indukowanych przez związki obce),
bakteryjnych
w komórkach
frakcja mikrosomalna
= rybosomy + retukulum (siateczka) endoplazmatyczne enzymy mikrosomalna: monooksygenazy, epoksydohydratazy, glukuronylotransferazy
15-20% masy komórki, 50-60% RNA, synteza kwasów tłuszczowych, sterydów, odtruwanie
wzór
mononukleazy zawierają hemoproteinę o typie cytochromu P-450
reduktaza NADH-cytochromu P-450
czynnik lipidowy fosfatydylocholinę, niezbędny do prawidłowego połączenia cytochromu z reduktazą
cytochrom P-450
rodzina hemoprotein katalizujących utlenianie lipofilnych związków
typy utleniania mikrosomalnego
aromatyczna hydroksylacja
alifatyczna hudroksykacja
epoksydacja itd.
typy utlenianie neimikrosomalnegi
alhohol alhedyh
redukcja mikrosomalna
nitribenzen alanina
redukcja niemikrosomalna
aldehyd alkohol
hydroliza mikrosomalna
epoksyd diol
hydroliza niemikrosomalna
ester + woda kwas + alkohol
cytoplazma
reakcja II fazy sprzęganie
1. z kwasem glukurynowym
UDPglukuronozylo-transreraza
Nie ma specyficzności substratowej – ‘idealny’ enzym indukowany pod wpływem niektórych ksenobiotyków, u samców większa aktywność
W reakcji mogą brać udział związki zawierające grupę: hydroksylową, karboksylową, aminową, karbonylową
przykładowe substancje: fenol […]
w. sprzęganie z aminokwasami – z glicyną
podlegają związki zawierające grupy karboksylowe
kw. benzoesowy + glicyna
sprzęganie z glutationem (cysteina) w cytoplazmie
etapy:
1. kesnobiotyk + glutation
2. odłączenie kwasu glutaminowego i glicyny
3. acetylowanie przez acetylo-CoA – powstaje kwas merkaptanowy
transferaza glutationowa
detoksykacja
działanie katalityczne
wiązanie ksenobiotyku na powierzchni
wiązanie kowalencyjne między ksenobiotykiem a centrum aktywnym
aktywacja metaboliczna (dichloroetylen)
5. wydalanie
organizm stara się usunąć (lub trwale związać) każdą substancję obcą
usuwanie w postaci niezmienionej, metabolitów lub związków sprzężonych np. z kwasem glukuronowym
nerki – główna droga
wydalanie substancji i metabolitów łatwo rozpuszczalnych w wodzie
zagęszczanie moczu w kanalikach nerkowych – szkodliwe
przewód pokarmowy
ślina (związki jodu, ołowiu, etanolu, mogą powodować ślinotok)
żółć (związki o dużej masie cząsteczkowej, niezmienionej lub sprzężone – glukuroniany, mogą drażnić ściany jelit, możliwe powtórne wchłonięcie)
kał (m.in. substancje związane przez odtrutki działające w świetle przewodu pokarmowego
wymioty
biegunka
gruczoły mleczne – środki nasenne, morfina, etanol, nikotyna