Ekotoksykologia - wykład 1

Def. ekotoksykologia:

1. Nauka o szkodliwym wpływie leków, związków chemicznych i ich mieszanin na żywe organizmy

2. Jest dziedziną wiedzy badającą występujące w środowisku substancje chemiczne w aspekcie ich oddziaływania na organizmy żywe w sposób długotrwały, systematyczny oraz w niskich dawkach (Rejmer)

3. Zajmuje się ochroną systemów ekologicznych przed szkodliwym działaniem syntetycznych substancji chemicznych

4. Zajmuje się badaniem szkodliwego działania substancji chemicznych na ekosystemy (Walker)

5. Nauka integrująca ekologiczne i toksykologiczne efekty chemicznych zanieczyszczeń z losami tych zanieczyszczeń w środowisku (przemieszczanie się, przemiany, rozkłady) (Forbes)

6. Nauka polegająca na kreowaniu intelektualnego modelu świata materialnego. Technologia zajmująca się procedurami i narzędziami oraz ich ogólnym zastosowaniem w zdobywaniu lub wykorzystywaniu wiedzy. Praktyka skupia się na rozwiązywaniu poszczególnych przypadków. Mieszanie tych trzech pojęć może być niebezpieczne (Slobotkin)

7. Nauka o oddziaływaniu substancji toksycznych na organizmy żywe i konsekwencjach tych oddziaływań ujawniających się na poziomach organizacji wyższych niż pojedynczy organizm.

8. Dział toksykologii, który zajmuje się badaniem toksykologicznych efektów powodowanych przez naturalne lub sztuczne zanieczyszczenia u organizmów żywych: roślinnych i zwierzęcych (poza człowiekiem), lądowych lub wodnych, które składają się na biosferę, zajmuje się również interreakcjami tych substancji z fizycznym środowiskiem w którym te organizmy żyją.

Def. toksykologia środowiska -dział toksykologii, który zajmuje się badaniem toksycznych efektów powodowanych przez naturalne lub sztuczne zanieczyszczenia u człowieka

Def. dostosowanie - względny sukces reprodukcyjny osobnika w stosunku do innych osobników w populacji

Wzajemna relacja transfer zanieczyszczeń w sieciach troficznych a wpływ zanieczyszczeń na dostosowanie: najlepsze dostosowanie posiada osobnik który w zanieczyszczonym środowisku wyda najwięcej zdolnego do przeżycia i rozmnażania potomstwa.

Def. biokoncentracja- przemieszczanie się trucizn ze środowiska do organizmów, wyrażana wskaźnikiem biokoncentracji BCF bioconcentration factor

BCF = (stężenie w organizmie) / (stężenie w otaczającym środowisku)

Def. biomagnifikacja - przemieszczanie się trucizn dalej wzdłuż łańcuchów troficznych, wyrażana wskaźnikiem biokumulacji BAF bioaccumulation factor

BAF = (stężenie w organizmie) / (stężenie w pokarmie lub wypitej wodzie)

Trucizna = toksyna = ksenobiotyk

Def.

Ksenobiotyk - substancja chemiczna nie będąca naturalnym składnikiem żywego organizmu, ani też nie wykorzystywana przez organizm do podtrzymywania funkcji życiowych, często są to substancje o budowie nie występującej u naturalnych produktów a otrzymane przez człowieka na drodze chemicznej syntezy

Trucizna - substancja, która wprowadzona do organizmu w małych ilościach wywołuje zaburzenia jego funkcjonowania, manifestujące się różnymi objawami chorobowymi, może spowodować śmierć

Jad - toksyczna wydzielina bakterii lub zwierząt

Toksyna - naturalna silna trucizna zwierzęca (zootoksyna) lub roślinna (fitotoksyna)

Substancja toksyczna - trucizna naturalna lub syntetyczna zdefiniowana pod względem chemicznym

Wykład 2

Def.

Dawka- ilość podanej substancji wyrażona w jednostce wagowej (mg) lub jako masa substancji w przeliczeniu na jednostkę masy ciała organizmu testowego (mg/kg)

Dawka-odpowiedź - zależność między dawką a częścią populacji wykazującą określony skutek

Im wyższa dawka tym bardziej zwiększa się % odpowiedzi

100% - dawka śmiertelna

Dawka-skutek - zależność miedzy dawką a wielkością określonego skutku biologicznego (efektu) u osobnika lub populacji.

Dawka progowa ( graniczna) - ilość substancji, która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki biologiczne

Dawka śmiertelna bezwzględna (letalna) - LD₁₀₀ - minimalna ilość substancji powodująca śmierć 100% testowych organizmów, wyrażona jest stosunkiem masy badanej substancji do jednostki masy ciała organizmu doświadczalnego (mg/kg)

Dawka śmiertelna medialna - LD₅₀ - statystycznie obliczona dawka substancji wywołująca śmierć 50% testowych organizmów; wyrażona jest stosunkiem masy badanej substancji do jednostki masy ciała organizmu doświadczalnego (mg/kg)

Stężenie krytyczne - stężenie substancji chemicznej przy którym zachodzą zmiany czynnościowe odwracalne lub nieodwracalne, nieporządne lub szkodliwe w narządzie (układzie, tkance organizmu)

NOEC- największe stężenie, przy którym nie występuje istotny wzrost częstości lub nasilenie skutków działania danej substancji u badanych organizmów w stosunku do grupy kontrolnej.

LOEC - poziom najniższego stężenia, przy którym występuje istotny wzrost częstości lub nasilenie skutków działania danej substancji u badanych organizmów w stosunku do grupy kontrolnej

Prawo Habera

Stężenie letalne substancji w powietrzu nie jest wielkością jednoznaczną. Zgon może spowodować niskie stężenie ale utrzymujące się dłuższy czas.

E₀ = C x t (E0 - efekt letalny, C-stężenie, t- czas ekspozycji)

Dla wywołania efektu letalnego (E₀) potrzebne jest osiągnięcie odpowiedniego iloczynu stężenia (C) i czasu ekspozycji (t). Zgon zastąpi w momencie, gdy iloczyn ten (wielkość pola prostokąta C₁t₁ lub C₂t₂) osiągnie pewną stałą wartość.

Prawo Habera w takiej postaci jest spełnione tylko dla krótkich odstępów czasu, rzędu godzin. W tym krótkim czasie nie odgrywają jeszcze większej roli procesy biotransformacji i wydalania. Stąd też efekt letalny występuje w momencie osiągnięcia w ustroju dawki letalnej.

Klasyfikacja trucizn
klasa	Określenie substancji	Przypuszczalna dawka letalna dla dorosłego człowieka	Przypuszczalna dawka letalna dla dorosłego człowieka w przeliczeniu na cały organizm
I	Wyjątkowo silnie toksyczne	<5 mg/kg	Szczypta, kilka kropel
II	Bardzo silnie toksyczne	5-50 mg/kg	<1 łyżeczka
III	Silnie toksyczne	50-500 mg/kg	1 łyżeczka do 30g
IV	Umiarkowanie toksyczne	500-5000 mg/kg	30-400g
V	Słabo toksyczne	5-15 g/kg	400g - 1kg
VI	Praktycznie nietoksyczne	> 15g/kg	>1kg

Czynniki warunkujące toksyczność substancji

1. właściwości fizykochemiczne trucizn (wewnątrzustrojowe)

- rozpuszczalność

- zdolność dysocjacji

- temperatura wrzenia i parowania

- wielkość cząstki

- budowa chemiczna (zdolność wiązania z receptorem, podstawniki, wiązania, długość łańcucha, izomeria)

2. czynniki biologiczne (wewnątrzustrojowe)

- wiek i rozwój osobniczy

- płeć

- regulacja hormonalna

- czynniki genetyczne

- stan zdrowotny organizmu

3. czynniki środowiskowe

- ciśnienie atmosferyczne

- światło

- temperatura

- promienie jonizujące

- ektotoksyny (występujące w powietrzu, wodzie, glebie, żywności)

Czynniki wpływające na reakcję (odpowiedź) organizmu:

odpowiedź natychmiastowa

źródło ekspozycji substancja chemiczna ekspozycje organizm

odpowiedź opóźniona

1. Drogi wprowadzania trucizny do organizmu:

1. Zewnętrzna, człowiek

- pokarmowa

- skórna (dermalna)

- wziewna (inhalacyjna)

- pozajelitowa (parentenalna)- dożylna, dootrzewna, domięśniowa, doskórna, podskórna, dordzeniowa

- przez jamy ciała- dospojówkowa, donosowa, domięśniowa

II. Rośliny

- liście

- korzenie

2. Wielkości ekspozycji trucizn:

- stężenie

- dawka

- szybkość wchłaniania

- pojedyncza substancja lub występowanie kilku substancji toksycznych

Oddziaływanie trucizny na organizm:

- miejscowe (lokalne)

- ogólne

- kancerogenne (rakotwórcze) - powstawanie nowotworów złośliwych

- mutagenne- zmiany materiału genetycznego organizmu, przekazywane następnym pokoleniom

- teratogenne i embriotoksyczne - szkodliwe na płód (1-3 miesiąc ciąży)

Reakcje organizmu człowieka i innych ssaków na substancje toksyczne:

- zmiana temperatury, pulsu, szybkości oddychania i ciśnienia krwi

- nienormalne zabarwienie skóry

- nienaturalne zapachy

- zmiany w oku (zwężenie lub rozszerzenie źrenic)

- objawy gastryczne: ból, wymioty, niedrożność jelit

- objawy w centralnym układzie nerwowym (konwulsje, paraliż, halucynacje, bezwład ruchowy, śpiączka)

Reakcje biochemiczne organizmu człowieka i innych ssaków na substancje toksyczne:

- osłabienie funkcji enzymów na skutek przyłączenia substancji szkodliwej do enzymów, koenzymów, aktywatorów metabolicznych lub substratów enzymów

- zmiana właściwości błony komórkowej i nośników w tej błonie

- zaburzenia procesów, w których pośredniczą enzymy

- zaburzenia metabolizmu węglowodorów

- zaburzenia metabolizmu lipidów

- zaburzenia oddychania

TOLERANCJA

1. Każdy osobnik ma właściwy sobie zakres tolerancji względem wszystkich czynników środowiskowych

2. Czynniki niezbędne do życia np. mikroelementy mają określone wartości minimalne i maksymalne w zakresie których osobnik może żyć.

3. Pozostałe czynniki np. ksenobiotyki mogą nie przeszkadzać niewielkich ilościach, ale stają się toksyczne powyżej pewnej wartości progowej

Ksenobiotyk- substancja obca dla organizmu

Wydalanie trucizn z organizmu zwierzęcego

- z moczem

- z żółcią

- z wydychanym powietrzem

- ze śliną, potem, mlekiem

- przez skórę, gruczoły skóry, włosy, paznokcie

Def. zatrucie - proces chorobowy z różnymi objawami wywołanymi przez substancję chemiczną, pochodzenia egzogennego lub endogennego

Rodzaje zatruć:

I. Wg. dynamiki mechanizmu oraz działania trucizny na organizm

- zatrucia ostre- szybki rozwój szkodliwych zmian w organizmie, powstałych w ciągu krótkiego czasu po wprowadzeniu 1-razowej dawki trucizny

- zatrucia podostre - szkodliwe zmiany w organizmie występują mniej gwałtownie po podaniu 1-razowej lub wielokrotnej dawki

- zatrucia przewlekłe- zmiany po podaniu małych dawek trucizny przez dłuższy okres (kumulacja trucizny w organizmie)

II. Wg. zatruć występujących u ludzi

- zatrucia przypadkowe

- zatrucia rozmyślne

Przyczyny zatruć:

- trucizny środowiskowe (zanieczyszczenia toksynami powietrza, wody, gleby) - odpady przemysłowe, nieodpowiedzialne używanie pestycydów w rolnictwie, nawozów sztucznych itp.

- żywność zanieczyszczona mikroorganizmami lub substancjami przenikającymi ze środowiska

- leki i środki odurzające

- tlenek węgla

- artykuły gospodarstwa domowego

Procesy metabolizmu ksenobiotyków

- wchłanianie (absorpcja)

- rozmieszczenie (dystrybucja)

- przemiany biochemiczne (biotransformacja)

- wydalanie

Substancje przenikające przez skórę:

- polarne - przez włókna białkowe

- niepolarne- przez obszary lipidowe

- lipofilowe łatwo przenikają przez skórę

Wnikanie przez układ oddechowy:

Jama nosowo- gardłowa układ pokarmowy krew

Nabłonek rzęskowy + liczne gruczoły śluzowe

Tchawica, oskrzela

Nabłonek rzęskowy + kielichowate gruczoły śluzowe

Płuca

Przewód pęcherzykowaty + pęcherzyki płucne

Def. dyfuzja - proces rozprzestrzeniania się cząstek w gazie, cieczy lub ciałach stałych pod wpływem różnicy ciśnień. Dyfuzja prowadzi do wyrównania się stężeń. Szybkość dyfuzji określa prawo Ficka

5

---