Toksykologia

Toksykologia

Zakres działania toksykologii

Toksykologia - nauka interdyscyplinarna wyodrębniona z biologii, chemii, medycyny, weterynaryjnej, farmakologii i innych dziedzin.

Zakres działania toksykologii

mutagenność - powodowanie zmian genetycznych

kancerogenność - powodowanie zmian nowotworowych

teratogenność - powodowanie wad rozwojowych płodu

alergogenność - wywoływanie alergii.

Zakres działania toksykologii

Toksykologię dzieli się na:

Zakres działania toksykologii

Analiza toksykologiczna - zespół czynności mających na celu ustalić obecność i stężenie toksycznych związków chemicznych.

W zależności od tego jakich organizmów dotyczy ta analiza wyróżnia się:

Ekotoksykologia - dziedzina toksykologii, której przedmiotem jest wpływ ksenobiotyków na biotyczne składowe ekosystemów.

Zakres działania toksykologii

Ksenobiotyk - obca substancja w organizmie, który ani jej nie produkuje, ani nie jest mu potrzebna do jego procesów., krócej, substancja obca, egzogenna, materiał antropogenny. Pod nazwą "ksenobiotyk" kwalifikuje się wszystko - lekarstwa, trucizny, środki produkowane przez przemysł, jak kosmetyki, środki ochrony roślin, środki owadobójcze, używki, mykotoksyny ale także i konserwanty będące w żywności ... , Jednym słowem "wszystko" co obce.

Trucizny, zatrucia i ich przyczyny

Trucizna jest to substancja, która po wchłonięciu do organizmu lub wytworzona w organizmie powoduje zaburzenie jego funkcji lub śmierć.

Każda substancja obecna w środowisku w postaci stałej, ciekłej lub gazowej wywierająca szkodliwy wpływ uchodzi za substancję skażającą otoczenie.

Toksyczność – Dawka – Skutek

Substancje uchodzące za szkodliwe wywołują określone efekty biologiczne lub zdrowotne, które występują podczas narażenia lub w okresie późniejszym, a także w następnych pokoleniach.

Bardzo toksyczna substancja powoduje te skutki po podaniu bardzo małych ilości (dawek), natomiast substancja mało toksyczna wywiera działanie szkodliwe po podaniu w odpowiednio dużej ilości.

Ocena toksyczności

Przy ocenie toksyczności należy brać pod uwagę:

Narażenie

Narażenie (ekspozycja) jest to fizyczny kontakt żywego organizmu z czynnikiem chemicznym, fizycznym lub biologicznym, wyrażony stężeniem lub natężeniem i czasem trwania

Podczas narażenia może następować pobranie substancji chemicznej, a następnie jej wchłonięcie, które opisuje się dawką wchłoniętą.

Narażenie wyrażone jest także przez stężenie substancji w powietrzu bądź w wodzie do picia lub przez dawkę pobraną, tzn. ilość wprowadzoną do organizmu wraz z odpowiednim nośnikiem, tj. powietrzem, wodą do picia lub żywnością.

Efekt

Efekt jest to każda biologiczna zmiana w organizmie, narządzie lub tkance spowodowana lub związana z narażeniem na substancję chemiczną

Efekt szkodliwy jest to nieodwracalna zmiana biologiczna pojawiająca się podczas lub po zakończeniu narażenia. Jest to zaburzenie czynnościowe lub uszkodzenie morfologiczne, które może wpływać na wydolność całego organizmu lub może zmniejszyć jego sprawność w warunkach dodatkowego obciążenia, a także może zwiększyć jego wrażliwość na działanie innych czynników.

Efekt

Zmiany niekorzystne lub „anormalne" występują wówczas, gdy wyniki pomiarów znajdują się poza zakresem wartości prawidłowych.

Efekt - działanie niekorzystne, szkodliwe albo niepożądane dla zdrowia może być odwracalne lub nieodwracalne.

Efekt

O swoistej toksyczności i odległych skutkach działania różnych ksenobiotyków świadczą:

Definicje stężeń

Obecnie w toksykologii przyjęte są następujące definicje stężeń w narządach lub układach i komórkach:

Stężenie krytyczne w komórce jest to stężenie, przy którym zachodzą zmiany czynnościowe komórki odwracalne lub nieodwracalne, niepożądane lub szkodliwe.

Narządem krytycznym nazywamy narząd, który jako pierwszy osiąga stężenie krytyczne substancji toksycznej.

W narządzie tym występują najczęściej efekty działania toksycznego

Dawki - działanie toksyczne substancji chemicznej zależy od jej dawki i stężenia w atakowanym narządzie lub układzie

Dawka jest to ilość substancji chemicznej podana, pobrana lub wchłonięta do organizmu w określony sposób warunkuje brak lub wystąpienie efektów biologicznych wyrażonych odsetkiem organizmów odpowiadających na tę dawkę.

Ocena dawki

Do oceny wchłoniętej dawki istnieje pięć podstawowych pojęć:

a) stężenie w punkcie narażenia

b) intensywność kontaktu (ekspozycji)

c) częstotliwość trwania narażenia

d) masa ciała

e) uśredniony czas narażenia.

Działanie dawki - podział

W zależności od skutków (efektów) wywoływanych przez ksenobiotyki rozróżnia się następujące dawki:

Dawka graniczna lub dawka progowa (dosis minima, DM)

Jest to ilość substancji, która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki biologiczne

Nazywamy to progiem działania, który jest zdefiniowany jako najmniejszy poziom narażenia lub najmniejsza dawka, które powodują zmiany biochemiczne, przekraczające granice przystosowania homeostatycznego.

Dawka lecznicza (dosis therapeutica, dosis curtiva, DC). Wykazuje działanie farmakoterapeutyczne i nie wywołuje istotnych zakłóceń procesów fizjologicznych.

Dawka toksyczna (dosis toxica, DT) jest to ilość substancji, która po wchłonięciu do organizmu wywołuje efekt toksyczny.

Dawka śmiertelna (dosis letalis, DL) jest to ilość substancji powodująca śmierć organizmu po jednorazowym podaniu.

We współczesnej toksykologii ważną rolę odgrywa ostatnia z podanych dawek określana następująco: dawka śmiertelna medialna (median lethal dose, LD50

Jest to statystycznie obliczona na podstawie wyników badań doświadczalnych ilość substancji chemicznej, która powoduje śmierć 50% organizmów badanych po jej podaniu w określony sposób.

Rodzaje zatruć

Biorąc pod uwagę dynamikę, mechanizm oraz działanie trucizny na organizm zatrucia można podzielić na:

Zatrucia ostre. Charakteryzują się one szybkim rozwojem szkodliwych zmian w organizmie, powstających w ciągu krótkiego czasu po wprowadzeniu jednorazowej dawki trucizny dożołądkowo, inhalacyjnie lub po naniesieniu na skórę. Na ogół objawy uszkodzenia lub śmierć występują po 24 h.

Zatrucia podostre. Szkodliwe zmiany w organizmie występują mniej gwałtownie po podaniu jednorazowej lub kilkakrotnej dawki. W zatruciach podostrych wykrycie powstałych zmian patologicznych jest często możliwe po zastosowaniu fizjologicznych badań czynnościowych narządów.

Zatrucia przewlekłe. Powstają wskutek działania małych dawek trucizny podawanych przez dłuższy okres na ogół pod wpływem kumulacji trucizny w organizmie. Zatrucia przewlekłe powstają zwykle w wyniku zatruć przypadkowych, np. przebieg zatruć zawodowych ma przeważnie charakter przewlekły.

Reakcja organizmu

Reakcja organizmu na wnikanie związków toksycznych zależy od:

Zatrucia występujące wśród ludzi można podzielić na:

Zatrucia rozmyślne (samobójcze lub zbrodnicze)

Zatrucia przypadkowe. Stanowią one nadal poważne zagrożenie ze względu na to, że ulegają im nie tylko poszczególne osoby, lecz także często duże grupy społeczne.

Przyczyny i struktura zatruć

Według aktualnych danych, najczęstszą przyczyną ostrych zatruć stanowią leki

Czynniki warunkujące toksyczność

W biologii i toksykologii, podobnie jak w chemii, w pełni obowiązuje zasada reaktywności sformułowana przez starożytnych alchemików — substancje nie reagują, jeżeli nie są rozpuszczone.

Współczynnik podziału

Inne współczynniki podziału, jak:

Dysocjacja a działanie toksyczne

Stała dysocjacji

Iloczyn stężenia powstałych w wyniku dysocjacji jonów odniesiony do stężenia niezdysocjowanych cząstek kwasu

np. CH3COOH H+ + CH3COO-

Stała dysocjacji

Wymową tych wielkości jest ocena mocy kwasu, zasady, którą wyrazić można następująco: im jest mocniejszy kwas, tym jest większa jego dysocjacja i tym mniejsza wartość pKa.

Zwiększenie dysocjacji elektrolitu w roztworze wodnym zależy od pH roztworu.

Temperatura wrzenia i parowania

Niska temperatura wrzenia, a zatem duża prężność par, jest istotnym czynnikiem fizykochemicznym przyspieszającym zatrucia, zwłaszcza przemysłowe.

Niezależnie od budowy chemicznej związku, określającej jego toksyczność, działanie toksyczne w wielu przypadkach jest uwarunkowane właśnie niższą temperaturą wrzenia. Jest to bardzo dobrze uwidocznione na przykładzie homologów benzenu.

Wielkość cząstek

Stan rozdrobnienia, czyli dyspersja substancji, ma olbrzymie znaczenie przy wchłanianiu przez płuca.

Istnieje zatem ścisła zależność między wielkością cząsteczki trucizny a jej działaniem toksycznym, co wiąże się z ich bezpośrednim wchłanianiem do krwi w oskrzelikach płucnych.

Tlenki metali ciężkich

Izomeria optyczna

Izomeria optyczna odgrywa dużą rolę w określeniu działania farmakologicznego lub toksycznego.

Ogólnie można sformułować zasadę, że lewoskrętne izomery trucizn są dla organizmu człowieka i ssaków bardziej toksyczne, wskutek dużej aktywności biologicznej, związanej z rozpuszczalnością, dużej prężności par, a także ich biotransformacji. Jest to powszechnie znana i wykorzystywana prawidłowość w syntezie leków. W odniesieniu do antybiotyków D-izomery okazały się bardziej aktywne.

Organizm ludzki jest zbudowany z lewoskrętnych aminokwasów, białek i dlatego izomeria lewoskrętna leków i trucizn zwiększa ich udział w przemianach. Odwrotnie przedstawia się sytuacja w świecie bakterii, u których występują D-aminokwasy i białka.

A co się stało z samym talidomidem? Okryty złą sławą znów wraca do łask, zwłaszcza w onkologii.

Okazuje się, że właśnie hamowanie rozwoju naczyń było bezpośrednią przyczyną wystąpienia wad u noworodków, ponieważ lek przechodząc przez matczyne łożysko wywoływał niedokrwienie zawiązków kości u płodu, a w konsekwencji niedorozwój kończyn.

Czynniki biologiczne

Do najistotniejszych czynników biologicznych, warunkujących toksyczność, należą:

Wiek i rozwój osobniczy

Układy enzymatyczne matki są odpowiedzialne za detoksykację i biotransformację ksenobiotyków w organizmie matki i płodu.

Płeć

Szybkość metabolizowania substancji obcych zależy od płci.

Hormony

Hormony stanowią nadrzędne piętro regulacji przemian fizjologicznych

Niedobór lub nadmiar hormonów może w sposób zasadniczy zmieniać metabolizm trucizn.

Do takich hormonów należy przede wszystkim: hormon tyreoidowy - tyroksyna i hormony nadnercza

Czynniki genetyczne

Zakończeniem biologicznego działania substancji chemicznej w organizmie człowieka jest:

1) usunięcie związku przez wydalenie,

2) biotransformacja,

3) kumulacja.

Z tych 3 procesów jedynie wydalanie prowadzi do stałego usuwania substancji z organizmu

Biotransformacja związku chemicznego może prowadzić do powstawania bardziej lub mniej toksycznych metabolitów. W sytuacji, w której biotransformacja prowadzi do powstania mniej toksycznego produktu, niedobór enzymów może być zgubny dla organizmu.

Zaburzenia genetyczne prezentują zatem jeden z mechanizmów pociągających za sobą zmiany biologiczne, wpływające m.in. na przemiany związków chemicznych.

Wynikiem genetycznego niedoboru lub braku układu enzymatycznego jest zwolnienie biotransformacji związku chemicznego.

Zwolnienie biotransformacji substancji, której metabolity są bardziej toksyczne, prowadzi do zmniejszenia toksyczności.

Czynniki genetyczne

Czynniki genetyczne

W toksykologii często się zdarza, że metabolit substancji pierwotnej staje się jeszcze groźniejszym czynnikiem trującym, tak jak w przypadku etanolu lub benzo[a]pirenu.

Aktywacja hydroksylaz arylowych prowadzi do tworzenia i gromadzenia się metabolitów hydroksylopochodnych benzo[a]pirenu o bardzo silnym działaniu rakotwórczym.

Ciąża

W czasie trwania ciąży wiele enzymów zmniejsza swoją aktywność, np. zmniejszenie aktywności UDPglukuronozylotransferazy pod wpływem progesteronu i pregnandiolu może powodować zahamowanie procesów sprzegania ksenobiotyków i prowadzić do wzrostu stężenia wolnej biblirubiny (bilirubiny pośredniej) we krwi noworodków, a w następstwie do żółtaczki.

Choroby

Choroby wątroby

Choroby nerek

Choroby serca

Dieta

Czynniki środowiskowe a zatrucia

Światło

Temperatura

Ogólnie wpływ temperatury można określić następująco: zarówno niska, jak i wysoka temperatura powodują zwiększenie toksyczności.

Ekotoksyny

Wyraźne działanie pobudzające układ mikrosomalny (Cyt. P-450) mają:

Występująca pod wpływem środowiskowych czynników chemicznych indukcja enzymatyczna układów mikrosomalnych ma niekorzystny wpływ na działanie toksyczne, związane z innymi zatruciami

Ołów

Niezależnie od tego znany jest fakt hamowania, nawet przez niewielkie stężenia ołowiu, dehydratazy kwasu δ -aminolewulinowego (ALAD), który to enzym odgrywa dużą rolę w powstawaniu niedokrwistości u niemowląt i dzieci.

Ditlenek siarki

Tlenki azotu, azotyny, azotany - grupa bardzo aktywnie działających czynników chemicznych zawartych w środowisku

rodzaje zatruć, dlaczego sie tak nazywają
czynniki wpływające na toksycznośc i metabolizm leków
definicja toksykkologii
metabolizm ksenobiotyków, co sie dzieje na jakim etapie
antyoksydanty
enzymy


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
toksykologia 4
Analiza toksykologiczna
Toksykologia sądowo lekarska
TOKSYKOLOGIA 8
5 Toksykokinetyka i toksykodynamika
Poradnik Toksykologia
salicylany, V ROK, TOKSYKOLOGIA, notatki, kolos 1
Mechanizmy absorpcji trucizn, TOKSYKOLOGIA, Toksykologia
Kw szczawiowy, WNOŻCiK wieczorowe, semestr V, toksykologia
TOXYKIwieczorowi, toksykologia żywności SGGW
Kolos- sciaga, MOJE STUDIA Toksykologia i Mikrobiologia środowiska (Ochrona Środowiska - dzienne), G
SUBSTANCJE KONSERWUJACE, WNOŻCiK wieczorowe, semestr V, toksykologia
Kokainizm - dawniej i dziś, Forensic science, Medycyna sądowa i antropologia, Toksykologia, trucizny
Tox 6, Toksykologia2

więcej podobnych podstron