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 O₂ : 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. O₂ w pow. Atmosferycznym – studzienki, procesy gnilne.

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

Toksyczne niedokrwistości:

prawidłowe ciś, parcjalne O₂ 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: HbO₂ + CO HbCO + O₂

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(Fe²⁺) + utleniacz Met Hb(Fe³⁺)

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 H₂O,

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 As³⁺ 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 Ca²⁺,

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:

*O₂ - 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