Mechanizmy działania toksycznego
Mechanizm działania toksycznego:
TOKSYCZNOŚĆ:
Zdolność substancji chemicznej do wywołania uszkodzeń w organizmie, które
prowadzą do zaburzeń w jego funkcjonowaniu, objawiajacych się w postaci
zatrucia .

FAZY ZATRUCIA:

1.

Wniknięcie, wchłoniecie i dystrybucja substancji toksycznej.

2.

Osiągnięcie w czasie możliwości kompensacyjnych organizmu.

3.

Interakcje z cząsteczkami i makrocząsteczkami komórek ich
elementami strukturalnymi i mechanizmami naprawczymi.

4.

Upośledzenie funkcji komórki, jej śmierć, zniszczenie narządu lub
organizmu.

EFEKT TOKSYCZNY:
Substancja podział: egzogenna, endogenna

 doprowadzenie substancji do miejsca docelowego – białka, lipidy,

receptory, enzymy, DNA

 stężenia, czasu oddziaływania,
 Mechanizm działania toksycznego:

To pojecie bardzo ogólne, obejmuje działanie:
-OSTRE,
-PRZEWLEKŁE,
-ODLEGŁE,

 Poznano dla niektórych substancji toksycznych.
 Mechanizm działania toksycznego:

Działanie fizyczne:

 kiedy substancja działa przez samą swoją fizyczną obecność w

określonym obszarze ustroju,

wytracanie się substancji w kanalikach nerkowych i blokowanie procesu
tworzenia
(sulfonamidy, sole wapnia, salicylany)

Działanie chemiczne:

 kiedy efekt toksyczny uwarunkowany jest zajściem reakcji chemicznej

miedzy trucizną a określonym układem biologicznym,

Mechanizm działania toksycznego:
-niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe wykorzystanie energii spalania.
Deficyt tlenu:
Norma O

2

: 21% w powietrzu atmosferycznym,

760 mmHg – ciśnienie atmosferyczne,
100 mmHg – ciśnienie parcjalne we krwi,

  80-90 mmHg – dyskomfort,
 < 70 mmHg – utrata przytomności,

niskie ciś. w pow. atmosferycznym – wysoko w górach,
 stęż. O

2

w pow. Atmosferycznym – studzienki, procesy gnilne.

Mechanizm działania toksycznego:
-niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe wykorzystanie energii spalania.

Toksyczne niedokrwistości:
prawidłowe ciś, parcjalne O

2

we krwi ale zbyt mało hemoglobiny,

 hemoliza krwinek: arsenowodór, chloronitrobenzen,
 zahamowanie syntezy hemoglobiny: ołów,
 uszkodzenie szpiku: benzen,

promieniowanie X,
cytostatyki,
antymetabolity
Mechanizm działania toksycznego:
-niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe wykorzystanie energii spalania.
Unieczynnienie hemoglobiny:
kiedy prawidłowe ciśnienie parcjalne tlenu, prawidłowy poziom hemoglobiny,

 Tlenek węgla: HbO

2

+ CO  HbCO + O

2

200-300x większe powinowactwo do Hb,
0,1% w pow. wdychanym  50-60% zablokowanie Hb
/ śpiączka, porażenie ośrodka oddechowego, zmiany w mózgu /

 azotan (III) sodu, aminy aromatyczne:

Hb(Fe

2+

) + utleniacz  Met Hb(Fe

3+

)

forma utleniona nie przenosi tlenu,
60-70% methemoglobiny  zgon

Mechanizm działania toksycznego:
-niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe wykorzystanie energii spalania.

Zablokowanie oddychania tkankowego:
w mitochondriach komórkowych zachodzą procesy łańcucha oddechowego,
dochodzi do odwodorowania substratów,
jony H

+

są transportowane wzdłuż łańcucha oddechowego gdzie reagują z

jonami O

2-

tworząc H

2

O,

enzymem warunkującym reakcje łańcucha oddechowego jest
oksydaza cytochromowa
CO, cyjanki, azydek – blokery oksydazy cytochromowej,
Kompleks cytochrom – CN powoduje porażenie ośrodka oddechowego i zgon.
/wersenian dikobaltowy/

Mechanizm działania toksycznego:
-niedotlenienie tkanek lub nieprawidłowe wykorzystanie energii spalania.

Rozprężenie oksydacyjnej fosforylacji:

 Reakcje łańcucha oddechowego są egzotermiczne,
 uwalniana energia jest magazynowana w reakcji endotermicznej

oksydacyjnej fosforylacji:

ADP + P  ATP

 związki z grupy 2,4 dinitrofenole do zahamowania fosforylacji 

nadmierne uwalnianie energii  wzrost ciepłoty ciała  zgon

Mechanizm działania toksycznego:
-inhibitory reakcji enzymatycznych.

Enzymy:

 Białka, które katalizują ważne życiowo reakcje chemiczne w

organizmie, zawierają tzw. centrum aktywne, które łączy się z
substratem tworząc kompleks E-S,

 Trucizny działają jak inhibitory ponieważ:

- mają analogiczna budowę steryczną tworząc kompleks EI – inhibicja
kompetycyjna,
- wiążą się poza centrum aktywnym – inhibicja niekompetycyjna,
- mogą blokować grupy funkcyjne koenzymów – blokowanie reakcji red-ox

Mechanizm działania toksycznego:
-inhibitory reakcji enzymatycznych.

Inhibitory esterazy acetylocholinowej: p- nitrofenol

-powoduje wzrost ACh w synapsach i na zakończeniach nerwowych,
-obj. nikotynowe i muskarynowe,
Fluorooctan:
-silnie toksyczny pestycyd na gryzonie,
-tworzy kompleks akonitaza-fluorocytrynian przerywając cykl Krebsa,
-obj, arytmia /wapń/, wymioty, ataki padaczki „grand mal”, zapaść, zgon,
Luizyt i tlenek arsenu (III):

-

związki As

3+

reaguja z grupami SH enzymów i koenzymów

np. kwas liponowy – niezbedny w cyklu Krbsa.

Mechanizm działania toksycznego:
-Wpływ trucizn na procesy przewodzenia bodźców w układzie nerwowym

 Trucizny wywierają efekt toksyczny poprzez bezpośrednią reakcję z

receptorami układu nerwowego.

 Receptor to wyspecjalizowane białko odbierające informacje ze

środowiska zewnętrzkomórkowego i przekazujące je do odpowiednich
elementów efektorowych.

 Acetylocholina to neuroprzekaźnik, który działa poprzez receptory

związane z kanałem jonowym = nikotynowym,

receptory sprzężone z białkiem G = muskarynowym,

Mechanizm działania toksycznego:
-Wpływ trucizn na procesy przewodzenia bodźców w układzie nerwowym

 Agoniści receptora cholinergicznego:

Substancje wykazujące analogię strukturalną do ACh, np. muskaryna,
występująca w muchomorze Amantia muscaria,
Objawy zatrucia : łzawienie, ślinotok, duszność, bóle brzucha,

 Substancje blokujące receptor cholinergiczny:

tworzy praktycznie nieodwracalne połączenia z receptorem,
powstały kompleks traci zdolność depolaryzacji bł,komórkowej i przewodzenia
bodźców
Tubokuraryna – alkaloid stosowany przez Indian, lub współcześnie – zwiotczenie
mięśni przed operacjami, w tężcu, zatruciu struchniną /neostygmina + sztuczne
oddychanie/

 Substancje blokujące uwalnianie acetylocholiny:

Botulina- toksyna łącząca się z bł.presynaptyczną blokuje kanały uwalniania Ach
do przestrzeni synaptycznej, dochodzi do porażenia mięśni.

Mechanizm działania toksycznego:
Wpływ trucizn na procesy przewodzenia bodźców w układzie nerwowym

Glikozydy nasercowe

wiązanie z Na

+

,K

+

ATP- azą,


Hamowanie wypływu jonów Na

+

z komórki,


Wzrost stężenia wewnątrzkomórkowego Ca

2+

,


Wzrost pobudliwości i kurczliwości mięśnia sercowego

Mechanizm działania toksycznego:
-Wpływ trucizn na procesy przewodzenia bodźców w układzie nerwowym

Substancje wpływające na migrację jonów sodu przez błonę neuronu:
Tetradotoksyny:

•

subs.wytwarzana w wątrobie ryb z Japonii,

•

dochodzi do porażenia mm. szkieletowych,

•

zablokowaniu ulegają kanały Na

+

(brak transportu do wnętrza asonu),

 Batrachotoksyna:

•

sterydowa trucizna zawarta w skórze południowo-amerykanskiej żaby,

•

zwiększa przepływ jonów sodu również w stanie spoczynku

•

znosi działanie tetradoksyny.

Mechanizm działania toksycznego:
STRES OKSYDACYJNY:

Stan charakteryzujący się obecnością zwiększonej ilości reaktywnych wolnych
rodników, których komórka nie jest w stanie zdetoksykować.

Mechanizm działania toksycznego:
STRES OKSYDACYJNY.
Rodnikami są cząsteczki zawierające co najmniej jeden niespreparowany
elektron. Powstają w wyniku homologicznego rozszczepiania wiązania lub w
reakcjach red.-ox.
PODZIAŁ:
Tlenowe: Nietlenowe:
*O

2

- anionorodnik ponadtlenkowy, L* - rodnik lipidowy,

*OH – rodnik hydroksylowy, R-S* - rodnik tiolowy,
RO* - rodnik alkoksylowy, H* - rodnik wodorowy
ROO* - rodnik nadtlenkowy

Mechanizm działania toksycznego:
STRES OKSYDACYJNY.

Endogenne źródła aktywnych form tlenu:

 reakcje katalizowane przez cytochrom P-450,
 peroksydazy i katalazy
 mitochondrialny transport elektronów,
 mikrosomalny łańcuch przenoszenia elektronów,
 leukocyty i makrofagi

Egzogenne źródła aktywnych form tlenu:

 promieniowanie UV i Roentgena,
 dym tytoniowy i zanieczyszczenia powietrza,
 środki spożywcze,
 niektóre leki – cytostatyki.

Mechanizm działania toksycznego:
STRES OKSYDACYJNY.

 Mutacje – procesy nowotworowe,
 Peroksydacja lipidów – uszkodzenie błon biologicznych,
 Utlenianie białek z grupą zawierającą siarkę - spadek aktywności

enzymów,

 Miażdżyca tętnic – utlenianie frakcji LDL,

Mechanizm działania toksycznego:
STRES OKSYDACYJNY.

Antyoksydanty – substancje chroniące organizm przed uszkodzeniami
wywołanymi przez wolne rodniki.
Enzymatyczne:

 Dysmutaza ponadtlenkowa,
 Katalaza,
 Peroksydaza glutationu,

Nieenzymatyczne:

 Witaminy C i E,
 Β- karotn,
 Zredukowany glutation,
 Ceruloplazmina,
 Kwas liponowy.

Mechanizm działania toksycznego:
Działanie chemiczne:
Karcynogeny
są substancjami, które mogą wywoływać zmiany
metabolizmu i procesy różnicowania komórek,

działając geno- lub epi – toksycznie.

Mechanizm działania toksycznego:
Działanie chemiczne:
Karcynogeny genotoksyczne:

•

bezpośrednie – elektrofilowe związki organiczne reagujące z DNA

np. etylenoimina, iperyt siarkowy,

•

pośrednie – ich metabolity są karcynogenami reagującymi z DNA

np. chlorek winilu, benzopiren

Mechanizm działania toksycznego:
Działanie chemiczne:
 Karcynogeny epigenetyczne:

•

Hormony

•

Substancje immmunosupresyjne

•

Kokancerogeny

•

promotory

Mechanizm działania toksycznego:
Działanie chemiczne:
Karcynogeny genotoksyczne:

•

bezpośrednie – elektrofilowe związki organiczne reagujące z DNA

np. etylenoimina, iperyt siarkowy,

•

pośrednie – ich metabolity są karcynogenami reagującymi z DNA

np. chlorek winilu, benzopiren
 Karcynogeny epigenetyczne:

•

sterydowa trucizna zawarta w skórze południowo-amerykanskiej żaby,

•

zwiększa przepływ jonów sodu również w stanie spoczynku

•

znosi działanie tetradoksyny.

Mechanizm działania toksycznego:
Działanie fizyczne:

dotyczy substancji organicznych , nieelektrolitowych, dobrze rozpuszczalne w
tłuszczach,

łatwe przenikanie przez barierę krew/mózg,

Gromadzenie + przerwanie ważnych życiowo funkcji neuronu,

efekt narkotyczny

Mechanizm działania toksycznego:
Komórka nerwowa:

 Ciało (perikarion),
 Wypustki : dendryty,

neuryt (akson),

 kom. o intensywnej przemianie energetycznej,
 otoczona środowiskiem bogatolipidowym,
 substancje lipotropowe (toksyczne) zmieniają warunki kontaktu między

neuronem a jego środowiskiem, po osiągnięciu stężenia krytycznego
neuron traci zdolność regulowania procesów przewodzenia bodźców
NEKROZA