1. Czynniki warunkujące powstanie zatruć

   1. właściwości substancji

   2. skład chemiczny i budowa

   3. zanieczyszczenia

2. Rodzaj ekspozycji

   1. ekspozycja (narażenie)

      1. fizyczny kontakt organizmu z czynnikiem chemicznym, fizycznym lub biologicznym, wyrażony stężeniem, natężeniem i czasem trwania

      2. dawka- w przeliczeniu na 1kg m.c.

         • toksyczny (trująca)- DT dosis toxica wywołuje zaburzenia patofizjologiczne i objawy zatrucia

         • śmiertelna (DL: dosis letalis)- powodująca trwałe uszkodzenie ośrodków ważnych dla życia i związaną z tym śmierć

      3. dawka śmiertelna ld50

         • medialna dawka śmiertelna= średnia dawka, która powoduje śmierć 50% zwierząt użytych do doświadczenia po jednorazowym podaniu substancji (wyznacza się tylko dla zwierząt)

         • stosowana do klasyfikacji trucizn i do ustalania dawek w badaniach długotrwałych

      4. okres i częstotliwość

      5. pora dnia, roku

      6. droga wprowadzenia substancji do organizmu

      7. działanie 2 substancji w organizmie może być

         • niezależna

         • addycyjne (sumujące się)

         • może ulegać modyfikacjom= interakcje: ma miejsce wtedy, gdy ekspozycja na dwie substancje daje wyniki jakościowo lub ilościowo różne od przewidywanych (gdy założyć sumowanie się efektów wywołanych przez każdą substancje osobno)

           • charakter interakcji

             1. synergizm: wielkość efektu biologicznego jest większa niż wartość sumaryczna ich indywidualnych działań substancji np. malation i ENP, dym tytoniowy i alkohol, Fe i Cu

             2. antagonizm: wielkość efektu biologicznego jest mniejsza niż wartość sumaryczna ich indywidualnych działań no. barbiturany i noradrenalina, węgiel aktywowany jako odtrutka, awidyna i biotyna

3. Cechy organizmu -czynniki biologiczne ekspozycji

   1. gatunek- różnice między gatunkami dotyczą:

      1. tempa wchłaniania i przechodzenia przez błony

      2. tempa metabolizmu

      3. dróg metabolizmu

   2. wiek

      1. noworodek, niemowlę:

         • bariera krew- mózg niedostatecznie rozwinięta

         • inne pH przewodu pokarmowego

         • inny skład mikroflory przewodu pokarmowego

         • brak wielu enzymów

         • mniejsza masa ciała, gdy narażenie takie samo

      2. osoba starsza

         • zmiany starcze w narządach (nerki, wątroba)

         • zmniejszenie aktywności enzymów

         • zmiana w krążeniu krwi

         • niedotlenienie narządów

   3. uwarunkowania genetyczne

      1. toksogenetyka: bada genetyczne zróżnicowanie wrażliwości na czynniki toksyczne

         • np. spartan= fenyloalanina +kw. Asparaginowy (ester metylowy) w przwodzie pokarmowym ulega hydrolizie do aminokwasów, fenyloalanina gdy jest brak hydrolazy fenyloalaninowej (wada genetyczna) jest przekształcana do kwasu fenylopropionowego i końcowo do fenyloacetyloglutaminy która końcowo powoduje uszkodzenia mózgu

         • np. genetycznie uwarunkowany defekt ALDH(enzymu) w połączeniu z nadaktywną formą ADH powoduje powstanie toksycznych stężeń aldehydu octowego, nawet po spożyciu niewielkiej ilości alkoholu, u ludzi rasy żółtej

   4. płeć

      1. różnice w metabolizmie związków obcych, gdyż enzymy biorące udział w przemianach są pod kontrolą hormonów płciowych

      2. np. aktywność sprzęgania p-nitrofenolu z kwasem glukuronowym w wątrobie u dojrzałych świnek morskich, samice bardziej wrażliwe

   5. masa ciała

   6. nadwrażliwość ( w tym alergie)

   7. stan odżywienia

   8. wysiłek fizyczny

   9. choroby: wątroba, nerki, niedobór hormonów nadnerczy, insuliny- zwiększona wrażliwość na trucizny; nadczynność tarczycy- przyspiesza rozwój nowotworów

   10. stan fizjologiczny- obniżona tolerancja na trucizny podczas ciąży i menstruacji

4. Czynniki środowiskowe- ekspozycja

   1. temperatura, wilgotność

   2. ciśnienie

   3. skład powietrza

   4. naświetlenie i napromieniowanie

   5. hałas

   6. warunki bytowania (klatki)
      _______________________________________________________________________

Ocena doksologicznych związków chemicznych

1. rozporządzenie 1907/2006 Parlament Europejskiego i rady i dnia 2006: REACH

   1. w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) i utworzenia Europejskiej Agencji Chemikaliów

   2. aby zarejestrować substancję (tylko takie mogą być w obrocie) trzeba przeprowadzić badania wg odpowiednich przepisów

   3. w przypadku działania toksycznego dla ludzi można stosować zamiast metod na kręgowcach

      1. metody alternatywne, np. in vitro

      2. jakościowe lub ilościowe modele zależności struktura- aktywność

      3. wykorzystać dane o działaniu podobnych substancji

2. kryteria doboru zwierząt i warunki badań

   1. gatunki

      1. o dużej wrażliwości

      2. o metabolizmie zbliżonym do metabolizmu człowieka

   2. w ramach wybranych gatunku:

      1. jednorodne (szczep, wiek, ciężar)

      2. zdrowie

3. Ocena toksyczności

   1. toksyczność ostra LD50 toksyczność podprzewlekły toksyczność przewlekła rakotwórczość

   2. mutagenność rakotwórczość

   3. specyfikacja

   4. metabolizm i farmakokinetyka

   5. płodność i rozrodczość teratogenność

   6. immunotoksyczność

   7. neurotoksyczność

   8. =dane epidemiologiczne-interpretacja wyników

4. Standaryzowane pod względem oznaczanych parametrów Najważniejsze wymagania do przeprowadzania testów podstawowych na zwierzętach

Test	Ostry	Podprzewlekły	Przewlekły
Gatunek	Gryzoń (szczur, samice)	Gryzoń 9szczur, mysz) lub inny gatunek
Wiek	młode, dojrzałe	Po odstawieniu od matek
Czas trwania doświadczenia	2 tygodnie	10% życia	Całe życie
Sposób podania substancji	Jednorazowo per os	Codziennie w paszy lub w wodzie
Liczba grup (poziomów dawek)	3+ KONTROLNA	3+kontrolena	3+kontrolna
Liczba zwierząt w jednej grupie	3-5	20 gryzoni min. 8 inne	40 gryzoni min 4 inne
Cel badania	LD50	NOAEL

1. Obserwacje i badania podprzewlekłych i przewlekłych

   1. ogólne: stan zdrowia, zachowanie, śmiertelność, spożycie paszy i wody, przyrost m.c.

   2. hematologiczne: Ht, Hb, krwinki białe i czerwone, płytki krwi, retykulocyty, czas protrombiny

   3. biochemiczne krwi: w surowicy, elektrolity, enzymy

   4. moczu: pH, ciężar właściwy, białko, glukoza, ketony, Hb, osad, urobilinogen, elektrolity

   5. oftalmoskopia

   6. sekcja zwierząt

   7. badania histopatologiczne 20-22 narządów i tkanek

2. działanie mutagenne (genotoksyczne)

   1. wywołanie trwałych i dziedzicznych zmian w informacji genetycznej w ilości lub budowie materiału genetycznego tj. obejmuje zmiany: pojedynczego geny, fragmentu genu, zespołu genów, całych chromosomów (struktura lub liczba)

   2. skutki

      1. na komórki somatyczne, m.in.

         • nowotwory

         • zaburzenia immunologiczne

         • zaburzenia hematologiczne

         • działanie letalne

      2. na komórki rozrodcze (płciowe), gdy dotyczy

         • genu dominującego- zmiana ujawnia się w następnym pokoleniu

         • genu recesywnego- zmiana ujawnia się w 3-4 pokoleniu (fenyloketonuria, epilepsja, schizofrenia, zespół downa, działanie letalne teratogenne, choroby dziedziczne)

   3. ujawnia się przy dawkach substancji, która nie wywołują objawów szkodliwych ze strony innych struktur komórkowych

   4. konieczność stosowania specjalnych metod:

      1. test Amesa rewersji mutacji na Salmonella typhimurium

      2. testy na wyizolowanych komórkach

      3. test dominującej mutacji letalnej na szczurach, wykrywanie ad duktów z DNA we krwi

   5. przykładowe substancje o działaniu mutagennym:

      1. benzo(a)piren (wzorcowy mutagen)

      2. kwas azotowy

      3. pestycydy (pochodne kwasu ditiokarbaminowego, benzimidazol)

      4. heterocykliczne aminy

      5. nitrozo aminy

3. działanie nowotworowe

   1. nowotwór: zespół nieprawidłowych komórek

   2. różnią się od występujących w danym miejscu organizmu

      1. budową( guz lub charakter rozsiany)

      2. cechami czynnościowymi np. zmieniona przepuszczalność błon komórkowych, zaburzone procesy dziedziczeni i przemiany materii)

      3. zanik zdolności do apoptozy (zaplanowana śmierć komórek)

   3. nie podlegają regulacji organizmu szczególnie w zakresie rozrastania się (zdolności do nieograniczonej liczny podziałów)- autonomiczne względem innych

   4. nowotwór:

      1. łagodny: rozrasta się powoli, nie niszczy tkanek otaczających, nie daje przerzutów

         • mięśniaki

         • tłuszczaki

         • włókniaki

         • kostniaki

         • brodawczaki

         • gruczolaki

         • chrzęstniaki

      2. złośliwy: rozrasta się szybko, rozprzestrzenia się na otaczające tkanki w postaci nacieków, przerzutów z chłonką do węzłów chłonnych z krwią do odległych tkanek; produkty jego przemiany materii są szkodliwe

         • raki – tkanka nabłonkowa

         • mięsaki – tkanka nienabłonkowa

         • inne – chłoniak, białaczka

4. Kancerogeneza chemiczna:

   1. indukcja chemiczna nowotworu czyli trwałe zmiany w zapisie lub realizacji (ekspresji) informacji genetycznej, przekazywane komórkom potomnym:

      1. czynniki rakotwórcze (genotoksyczne i epigeniczne), związki inicjujące, w odpowiedniej dawce i warunkach powodują zwiększenie częstotliwości i/lub skrócenie czasu pojawienia się nowotworu w organizmie narażonym w porównaniu do kontrolnego

         • epigenetyczne – zmieniają aktywność genów nie wpływających na ich strukturę

         • takie zmiany mogą być odwracalne

5. schemat badań rakotwórczości:

   1. dawki

      1. 0 – kontrola, bez badanej substancji

      2. A – najniższa, bez wpływu na wzrost i długość życia >= 1/10 dawki C

      3. B – pośrednia

      4. C – najwyższa, minimalna toksyczność, ↓ m.c. < 10%

   2. z dietą, wodą lub kapsułki

   3. zwierzęta: 50 sztuk samców, 50 sztuk samic, po odstawieniu od matek

   4. okres:

      1. szczury 2 lata,

      2. myszy, chomiki 1,5 roku

   5. obserwacje:

      1. jak w teście przewlekłym

      2. czas przeżycia

      3. czas pojawienia się guzów

      4. umiejscowienie wielkości guzów

      5. liczba guzów

6. prokancerogen

   1. detoksykacja niestabilny metabolit

   2. aktywacja metaboliczna biokancerogen reakcja z DNA, RNA, białkami

   3. zapoczątkowanie procesu kancerogenezy – zjawisko względnie mało prawdopodobne (potwierdzają to dane epidemiologiczne), ponieważ w organizmie istnieją mechanizmy ochronne:

      1. na poziomie komórkowym detoksykacja

      2. na poziomie molekularnym – naprawa DNA

7. Etapy kancerogenezy chemicznej:

   1. inicjacja – zmiany DNA o charakterze mutacyjnym, nowy klon komórek

   2. promocja – wzrost zainicjowanych komórek, dalsze błędy genetyczne, ujawnienie się zmian

   3. progresja – zezłośliwienie komórek, destabilizacja genetyczna, neoangiogeneza (tworzenie się nowych naczyń krwionośnych), niekontrolowane rozmnażanie, przerzuty

8. czynniki współrakotwórcze (niegenotoksyczne) zwiększają działanie czynnika rakotwórczego:

   1. kokancerogeny (podane jednocześnie)

   2. promotory (podane nawet po jednorazowej dawce kancerogenu, która sama nie wywołuje nowotworu

      1. działają poprzez wpływ na:

         • metabolizm kancerogenu

         • wzrost komórek

         • przepuszczalność błon komórkowych

9. dowody działania rakotwórczego

   1. z doświadczenia zwierząt:

      1. wystarczające: związek przyczynowy między narażeniem a zwiększoną częstotliwością nowotworów złośliwych lub łagodnych u zwierząt min. 2 gatunków lub w min. 2 niezależnych badań

      2. ograniczone: dowód opiera się na 1 doświadczeniu wątpliwa procedura badawcza, zwiększenie częstotliwości tylko nowotworów łagodnych, tylko u niektórych zwierząt

      3. niewystarczające: niedostatki w wynikach badań

      4. wskazujące na brak działania rakotwórczego na min. 2 gatunki

   2. z badań epidemiologicznych

      1. wystarczające: związek przyczynowy między narażeniem, a występowaniem nowotworów u ludzi, przy wykluczeniu czynników zakłócających np. palenie tytoniu

      2. ograniczone: związek przyczynowy między narażeniem, a występowaniem nowotworów u ludzi, lecz nie można wykluczyć wpływu błędu przy zbieraniu danych oraz czynników zakłócających

      3. niewystarczające: istniejące badania nie są wystarczające (zły model, mała moc statystyczna)

10. klasyfikacja substancji z punktu widzenia działania nowotworowego

    1. wg IARC [tabela]

    2. wg UE [tabela]

11. działanie teratogenne – przedurodzeniowa (prenatalna) toksyczność rozwojowa

    1. toksyczne działanie substancji na zarodek lub płód, a także po urodzeniu przy ekspozycji przed zapłodnieniem i czasie ciąży:

       1. śmierć zarodka

       2. zmiany anatomiczne (zniekształcenia)

       3. zaburzenia czynnościowe

       4. opóźnienie rozwoju

       5. przedwczesne urodzenia

       6. niedobór masy ciała, masy narządów, wielkości

    2. okres największej wrażliwości u człowieka – 3-12 tydzień ciąży

    3. teratologia – obecnie „toksykologia rozwojowa”

12. działanie na płodność i rozrodczość

    1. 2 pokolenie szczurów

    2. obserwacje:

       1. procent zapłodnień

       2. liczba młodych w miodzie

       3. ciężar ciała po urodzeniu i odstawieniu do matki

       4. śmiertelność noworodków

    3. przykładowe substancje:

       1. organiczne związki ołowiu, związki chromu, warfaryna, związki kadmu, bezno(a)piren, linuron, ftalany, karbendazy, benomyl

13. neurotoksyczność

    1. zmiany czynnościowe, strukturalne, biochemiczne w ośrodkowym lub obwodowym układzie nerwowym

    2. opóźniona neurotoksyczność – opóźnienie wystąpienia objawów:

       1. ataksji (niezborność ruchów)

       2. obwodowych aksonopatii (zmiany w wypustkach komórek nerwowych) w rdzeniu kręgowym i w nerwach obwodowych

       3. hamowanie esterazy neurotoksycznej w mózgu

       4. pojedyncza dawka, kury, 21 dni, dożołądkowo lub 14 dni, kury, obserwacja 28 dni, dożołądkowo

14. immunotoksyczność (1. immunosupersja,2. nadwrażliwość)

    1. 1. immunosupresja – stan osłabionej odpowiedzi immunologicznej, zwiększa zapadalność na:

       1. choroby infekcyjne i wydłużenie czasu ich trawna na nowotwory złośliwe

       2. na skutek:

          • hamowania produkcji przeciwciał i komórek odpornościowych np. limfocytów

          • atrofii lub zmian morfologicznych w narządach i tkankach układu odpornościowego (grasica, szpik, migdałki, śledziona, węzły chłonne)

       3. przykładowe immunosupresory

          • promienie rentgenowskie

          • mikitoksyny

          • dioksyny

          • talidomid

          • niedobór/ przedawkowanie cynku

          • etanol

    2. 2. nadwrażliwość

       1. powtarzalne objawy podmiotowe lub przedmiotowe wywołane przez ekspozycję na określony czynnik (substancję) w dawce tolerowanej przez osoby zdrowe

       2. nadmierna, szkodliwa odpowiedź organizmu

          • zmieniony jakościowo (opaczny) sposób reagowanie, nietypowa dla ogółu populacji

          • brak ścisłej zależności między występowaniem reakcji a ilością spożytego pokarmu (substancji)

       3. niepożądane reakcje organizmu na substancje chemiczne:

          • zależne od dawki „toksyczne”

          • niezależne od dawki „ nietoksyczne” nadwrażliwość:

            • alergie (nadwrażliwość alergiczna) reakcje immunologiczne

            • nietolerancja (nadwrażliwość niealergiczna) reakcje nieimmunologiczne

       4. EFSA News Story, data publikacji: 1 października 212

          • EAC - związek endokrynnie aktywny

            • związek chemiczny, który może oddziaływać bezpośrednio lub pośrednio na układ hormonalny, wywoływać efekt w tym układzie, docelowych organach lub tkankach

            • zależnie od dawki EAC i fizjologii miejsca docelowego, efekt ten może lecz nie musi mieć charakter niekorzystny

          • EDC

            • związek zakłócający homeostazę układu hormonalnego (działanie endokrynne). Związek chemiczny, który wpływa na układ hormonalny i powoduje konsekwencje negatywnych dla:

              1. zdrowia organizmu

              2. jego potomstwa

              3. (sub)populacji

            • wykazują aktywność hormonalną na skutek:

              1. reakcji z receptorami

              2. wpływu na pozom receptorów

              3. wpływu na […]

       5. związki endokrynie czynne (EACs) – przykłady związków o działaniu estrogenowym

          • naturalne:

            • fitoestrogeny

              1. izoflawon w soi

              2. stilbeny w orzeszkach, czerwonym winie

          • syntetyczne chemikalia

            • DDT i inne pestycydy

            • PCB, dioksyny

            • bisfenol A

            • detergenty

            • kamfora

          • zanieczyszczenia biologiczne

            • zearalenon – mikotoksyna w produktach zbożowych

15. ocena toksykologiczna związków chemicznych

    1. cel

       1. wyznaczenie dawki nieszkodliwej dla człowieka dla substancji celowo dodawanych do żywności, oraz zanieczyszczeń

       2. zwierzęta, wyznaczenie najwyższej dawki niedziałającej mg/kg m.c.

          • NOAEL

          • […]

       3. ludzie, wyznaczenie ADI mg/kg m.c.

          • ADI – dopuszczalne dzienne pobieranie ilości substancji, która zgodnie z aktualnym stanem wiedzy może być pobierana przez człowieka codziennie przez całe życie, prawdopodobnie bez szkody dla zdrowia

          • ADI wyznacza się głównie dla substancji celowo dodawanych di żywności. Wyłącznie dla substancji, które nie kumulują się […]

          • współczynnik niepewności – najczęściej 100 (10x10)

            • konieczność stosowani współczynników niepewności wynika z:

              1. [skrypt]