Interakcja ksenobiotyków:

a) addycja 2+3=5 np: środek uspokajający + alkohol (działanie na układ nerwowy), morfina + skopolamina, pestycyd FO + pestycyd FO (działanie na układ nerwowy), insektycyd chloroorg. + rozpuszczalnik halogenowy (działanie hepatotoksyczne);

b) synergizm 2+3=7 np: dym tytoniowy + radon= znaczne większe ryzyko raka płuc, dym tytoniowy + alkohol = znaczne większe ryzyko zatruć, azbest + dym tytoniowy = znaczne większe ryzyko raka płuc, etanol + czterochlorek węgla = znaczne większe ryzyko uszkodzenia wątroby (nefrotoksyczne)

c) potencjacja 0+3=10 gdy subst. nietoksyczna potęguje toksyczność 2-go związku, np: czterochlorek węgla(hepatotoksyczny) + izopropanol = znaczne zwiększenie hepatoksyczności, warfaryna (lek przeciwzakrzepowy) + lek konkurujący o receptory albuminy krwi = wzrost stęż. wolnej warfaryny we krwi i groźne dla życia krwotoki

d) antagonizm 1+5=0,5 pozytywny dla ludzi, bazuje na nim system odtrutek, np: przedawkowanie barbituranów + lek podnoszący ciśnienie krwi, rtęć + zw.chelatujący (dimerkaprol), tlenek węgla + tlen, węgiel aktywowany + niektóre trucizny.

CZYNNIKI WARUNKUJĄCE POWSTAWANIE ZATRUĆ

Cechy organizmu (czynn.biologiczne):

a) gatunek - różnice między gatunkami dotyczą: tempa wchłaniania i przechodzenia przez błony komórkowe, tempa metabolizmu związków, dróg metabolizmu związków, np. tempo wchłaniania przez skórę: kot < człowiek, świnka morska, świnia, małpa < szczur, królik.

Porównanie LD₅₀ aflatoksyny B1 dla różnych gatunków zwierząt:

Gatunek/wiek LD₅₀ mg / kg m.c.

Kaczka 1-dniowa 0,37

Szczur 1-dniowy 1,0

Szczur dorosły 20,0

Świnka morska, pies dorosły 1,0

Porównanie toksyczności zw. dla szczura i człowieka, na podstawie LD₅₀ - gatunek:

Związek Jest tyle razy bardziej toksyczny dla człowieka

w porównaniu do szczura .

atropina 141,0

strychnina 40,0

benzen 11,0

fenol 5,5

cyjanowodór 2,1

alk.metylowy 8,9

-----------------

wyjątek DDT 0,8

b) wiek, płeć, masa ciała

-wiek:

•Noworodek, niemowlę: bariera krew - mózg niedostatecznie rozwinięta, inne pH przewodu pokarmowego, inny skład mikroflory przewodu pokarmowego, brak wielu enzymów

•Osoba starsza (dot.osób zdrowych): zmiany starcze w narządach (nerki, wątroba), inne pH przewodu pokarmowego, zmniejszenie aktywności enzymów, zmiany w krążeniu krwi, niedotlenienie narządów.

Zmiany aktywności dehydrogenazy alkoholowej (ADH) w tkance wątrobowej człowieka:

alkohol + NAD⁺ aldehyd lub keton = NADH + H⁺

płód 2-3mies 111 j.m/ g tkanki

dziecko 2lata 620 j.m/ g tkanki

dorosły 20lat 1620 j.m/ g tkanki

Porównanie LD₅₀ aflatoksyny B1 dla szczurów w różnym wieku:

Wiek LD₅₀ mg/ kg m.c.

1 dzień 1,0

21dni 7,4

56dni 17,9

-płeć - różnice w metabolizmie związków obcych, gdy enzymy biorące udział w przemianach są pod kontrolą hormonów płciowych.

Związki bardziej toksyczne w zależności od płci i gatunku:

Gatunek samica samiec .

Mysz kw.foliowy

Szczur fenacetyna,nikotyna alkohol etylowy

kw.acetosalicylowy ołów

Królik benzen

Kot dinitrofenol

Czynniki środowiskowe warunkujące powstawanie zatruć:

-temperatura, wilgoć;

-ciśnienie;

-skład powietrza;

-naświetlenie i napromieniowanie;

-hałas;

-warunki bytowania (klatki).

Ocena toksyczności

Ocena toksyczności substancji chemicznych

Cel zasadniczy: wyznaczenie dawki ksenobiotyku nieszkodliwej dla człowieka.

Metody:

-badanie na zwierzętach;

-badanie metodami alternatywnymi;

-obserwacje na ludziach.

Wyznaczanie dawek NOAEL i LOAEL u zwierząt - model teoretyczny

Dawki niedziałające Dawki działające

Dawka A dawka B dawka C dawka D dawka E dawka F

Ewentualne zmiany w org. Zmiany w org.zwierząt

zwierząt nie są istotne są istotne statystycznie

statystycznie w stosunku do w stosunku do grupy

grupy kontrolnej kontrolnej

NOAEL LOAEL

Wyznaczanie ADI, PMTDI, PTWI

•ADI (acceptable daily intake): dopuszczalne dzienne pobranie:

-ilość subst, która zgodnie z aktualnym stanem wiedzy może być pobierana przez człowieka codziennie przez całe życie, prawdopodobnie bez szkody dla zdrowia;

-dotyczy pobrania ze wszystkich źródeł tj.

ADI ≠ NOAEL≠ (ten znaczek do sprawdzenia!!) współczynnik niepewności

Konieczność stosowania współczynnika niepewności wynika z:

-ograniczonej liczby zwierząt użytych do doświadczenia, małej w stosunku do liczebności ludzi;

-stosowania testów czynnościowych i kryteriów histopatologicznych, które mogą okazać się nie najczulsze;

-mniejszej zdolności człowieka do metabolizowania i wydalania substancji niż np. szczur;

-różnic genetycznych, wieku, war.odżywczych, stanu zdrowia, sposobu życia, wysiłku fizycznego, klimatu - z tego powodu rozrzut reakcji jest dużo większy w populacji ludzkiej niż wśród dobrze dobranych zwierząt laboratoryjnych;

-możliwości interakcji z innymi substancjami pobieranymi przez człowieka, np. z lekami;

-faktu, że dana subst.może dostać się do org. człowieka różnymi drogami: z żywnością, ale też z wodą, powietrzem, kosmetykami, lekami;

-faktu, że badania modelowe pomijają czynniki mogące modyfikować wpływ danej substancji.

Ekstrapolacja wyników ze zwierząt na ludzi

Brak niepożądanych objawów u zwierząt pozwala na wyciągnięcie wniosku tylko o prawdopodobnej nieszkodliwości substancji dla ludzi.

PMTDI (Provisional Maximum Tolerable Daily Intake) tymczasowe maks. tolerowane dzienne pobranie. Odpowiednik ADI, ale dla substancji, które stanowią zanieczyszczenie żywności i nie kumulują się w organizmie.

PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake) tymczasowe tolerowane tygodniowe pobranie. Odpowiednik ADI, ale dla substancji, które stanowią zanieczyszczenie żywności i kumulują się w organizmie (dlatego przeliczenie na tydzień).

Wyznaczanie dopuszczalnej ilości substancji w produktach spożywczych (mg/kg produktu).

Ustalenia prawne:

- akceptacja użycia

- listy pozytywne

- maks. poziomy użycia

- maks. poziomy pozostałości zanieczyszczeń, standardy higieniczne.

Substancje słodzące, które mogą być wprowadzane do obrotu z przeznaczeniem bezpośrednim dla konsumenta finalnego lub do zakładu żywienia:

E 420 sorbitol

(i) sorbitol

(ii) syrop sorbitolowy

E 421 mannitol

E 953 izomalt

E 965 maltitol

E 950 acesulfam K

Maksymalna dawka - quantum satis - ilość najmniejszej potrzebnej do osiągnięcia zamierzonego celu technologicznego.

UWAGA: W przepisach dotyczących pozostałości pestycydów w produktach, dozwolonych ilości substancji dodatkowych , dozwolonych ilości zanieczyszczeń. NIE PODAJE SIĘ wartości dawek bezpiecznych dla poszczególnych substancji (ADI, PTWI, itp).

Np: Wyznaczanie dopuszczalnej ilości substancji w prod. spożywczych (mg/kg produktu).

Ustalanie pozostałości/dodatku w prod. spożywczych:

MDP=(ADI * ŚMC) / WS

MDP-maks.teoretyczna, dopuszczalna pozostałość/dodatek, mg/kg produktu;

ŚMC-średnia masa ciała, kg;

WS-współczynnik spożycia produktu, kg produktu/dzień.

Zad. Stwierdzono, że przestrzeganie zasad dobrej praktyki rolniczej nie udaje się osiągnąć niższego poziomu pestycydu X w truskawkach niż:

a) 1,3 mg/kg ow

b) 2,0 mg/kg ow.

W których truskawkach poziom pozostałości pestydycu X jest bezpieczny toksykologicznie?

Dane:

ADI= 0,01 mg/kg m.c./dobę

ŚMC=60kg

WS=350g/dzień=0,35kg

MDP=1,7

Odp. Tylko truskawki A poziom pozostałości pestycydu X jest bezpieczny toksykologicznie.

Zad. Oceń ryzyko narażenia przeciętnego Polaka na aspartam z żywnością.

Procedura:

1. Jakie produkty i w jakich ilościach znajdują się w diecie statystycznego Polaka? - wykorzystać dane GUS.

2. Ile aspartamu znajduje się przeciętnie w spożywanych produktach? - wykorzystać dane analityczne, obowiązujące przepisy prawne.

3. Spożycie produktu (kg/os/d) * ilość aspartamu w produkcie (mg/kg produktu) = pobranie aspartamu mg/os/d.

4. Średnia masa ciała - przyjąć np. 60kg.

5. Przeliczyć pobranie aspartamu na mg/kg m.c./d.

6. Porównać szacowane pobranie z dawką uznaną za bezpieczną (ADI), wynoszącą do 40mg/kg m.c./d/

Ocena Ryzyka

Faktyczne (przypuszczalne) spożycie * 100

ADI

Np. Francja

• 167 subst-pozostałości pestycydów

- dla 100 subst. spożycie < 10% ADI

- dla 7 subst. spożycie > 200% ADI

•aspartam spożycie = 25% ADI

Badania na zwierzętach:

- przygotowanie zwierzętarni (warunki środowiskowe);

- dobór zwierząt do obadań;

- przygotowanie diet;

- wykonanie testów wg obowiązujących zasad metodologicznych (przepisy prawne);

- zebranie wyników i ich interpretacja statystyczna.

Wymagania do przeprowadzenia testów

test	ostry	podprzewlekły	przewlekły
gatunek	1.gryzoń 2.ptak 3.pies lub świnia	gryzoń i inny gat.
wiek	młode/dojrzałe	po pdstawieniu od matek
czas trwania doświadczenia	2 tygodnie	10% życia (90dni)	Całe życie (2 lata)
sposób podania subst.	jednorazowo per os	codziennie w paszy
ilość grup (dawek)	4-5 + kontrolna	3 + kontrolna	3 + kontrolna
ilośc zwierz.w grupie	6-10	25 gryzonie 4-8 inne	80 gryzonie 10-20 inne
cel badania	LD50	—	NOAEL

Obserwacje i badania w testach podprzewlekłych i przewlekłych:

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

2. Badanie hematologiczne: Ht, Hb, krwinki białe i czerwone, płytki krwi, retikulocyty, czas protrombinowy.

3. Badania biochemiczne: w surowicy (białko, A/G, glukoza, N mocznikowy, trójglicerydy, cholesterol, elektrolity, enzymy

4. Badania moczu: pH, osad, urobilinogen, elektrolity.

5. Oftalmoskopia.

6. Sekcja zwierząt.

7. Badania histopatologiczne.

20-22 narządów i tkanek

Klasyfikacja toksyczności substancji dla ludzi (pestycydy) - do 01.12.2010r.

Toksyczność ostra
Szczur, per os, LD50 mg/kg m.c.	Klasa toksyczności
LD50 < 25	Bardzo toksyczna T+
25< LD50 <= 200	Toksyczna T
200< LD50 <= 2000	Szkodliwa Xn
LD50 > 2000	Nie klasyfikowana

Od 01.06.2015r.

Oszacowana toksyczność ostra (ATE)
Szczur, per os, ATE mg/kg m.c.	Kategorie
ATE < 5	1: niebezpieczeństwo
5< ATE <= 50	2: niebezpieczeństwo
50< ATE <= 300	3: niebezpieczeństwo
300 < ATE <= 2000	4: uwaga

III. Czynniki warunkujące powstawanie zatruć

1. Budowa chemiczna i właściwości fizyko-chemiczne substancji

2. Rodzaj ekspozycji

3. Cechy organizmu (czynniki biologiczne)

4. Czynniki środowiskowe

Ad.1. Budowa chemiczna:

-skład pierwiastkowy np. As, Hg, kombinacje,

-wiąz. chemiczne: obecność w cząsteczce wiązań podwójnych, potrójnych.

benzen > cykloheksan

Właściwości fizyko-chemiczne:

-izomeria geometryczna cis-trans np. anetol o olejku anyżowym, forma cis 15x bardziej toksyczna,

-izomeria optyczna L>D

-izomeria konstytucyjna

• para > meta > orto

(!) MUTAGENNOŚĆ

Działanie mutagenne-wpływ na materiał mutagenny.

Wpływ na materiał mutagenny ujawnia się przy dawkach ksenobiotyku, które nie wywołują objawów szkodliwych ze strony innych struktur komórkowych.

Komórki somatyczne:

-nowotwory,

-zaburzenia immunologiczne,

Zaburzenia hematologiczne itp.,

Działanie letalne.

Komórki rozrodcze:

-geny dominujące- zmiana ujawnia się w następnym pokoleniu,

-geny recesywne - zmiana ujawnia się w 3-4 pokoleniu.

(fenyloketonuria, epilepsja, schizofrenia, zespół Downa, działanie letalne, teratogenne, choroby dziedziczne).

(!) Substancje o działaniu mutagennym:

-benzo(a)piren (→ wzrocwoy mutagen),

-kw.azotowy (HNO₃),

-pestycydy (pochodne kw. ditiokarbaminowego),

-hormony steroidowe,

-heterocykliczne aminy - nitrozoaminy.

(!) Test Amesa: potrzebny potencjalny mutagen, wyciąg z wątroby szczura do aktywacji potencjalnego mutagenu i potrzebny jest jakiś organizm do testowania (szczep salmoneli). Salmonella (zmieniona na wejściu) potrzebuje histydyny do namnażania. Czy potencjalny mutagen jest w stanie przywrócić zdolność salmonelli do własnej syntezy histydyny? Jeśli związek nie był mutagenem nie ma koloni.

a) Test mutacji powrotnych

Homogenat z wątroby szczura.Dostarcza

P-450, aktywujący mutageny do form + potencjalny MUTAGEN

aktywnych

Salmonella typimurium,

Niezdolna do syntetyzowania histydyny

Braki

b) test dominujący mutacji letalnej: na szczurach i myszach - śmierć embrionów lub płodów,

c) test mikrojądrowy,

d) wykrywanie adduktów badanej subst.lub jej metabolitów z DNA we krwi

Rakotwórczość

-apotaza

-angiogeneza,

-metaskaza-przerzuty.

Działanie mowotwórcze (rakotwórcze)

Kancerogen - z łac. cancer (=rak)

Carcinogen - z gr. karkinos (=rak)

Ok. 90% zw.rakotwórczych wykazuje działanie mutagenne, zatem dodatni wynik testu na mutagenność może wskazywać na potencjalne działanie rakotwórcze związku.

Nowotwory:

-zespół nieprawidłow.komórek (autonomiczne wzgl. innych),

-różnią się od występujących w danym miejscu org.budową (guz lub charakter rozsiany) i/lub cechami czynnościowymi (np.zmieniona przepuszczalność błon komórkowych, zaburzone procesy dziedziczenia, przemiay mat),

-nie podlegają regulacji org,szczególnie w zakresie rozrastania się,

-zahamowanie apoptozy.

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

Czynniki rakotwórcze (genotoksyczne):

Zw. Inicjujące, w odpowiedniej dawce w warunkach powodują zwiększenie częstości i/lub skrócenie czasu pojawienia się nowotworu w organizmie narażonym w porównaniu do kontrolnego.

Kancerogeny genotoksyczne:

-bezpośrednie: elektrofilowe zw. Bezpośr. Reagujące z DNA komórki (np. iperyt siarkowy),

-pośrednie (=prekancerogeny): ich metabolity to bezpośrednie kancerogeny (np. aflatoksyna B1).

Etapy karcinogenezy chemicznej:

-inicjacja - zmiany w DNA o charakterze mutacyjnym, nowy klon komórki,

-promocja-wzrost zainicjowania komórki, dalsze błędy genetyczne, ujawnianie się zmian,

-progresja i inwazja - zezłośliwienie komórki, destabilizacja genetyczna, niekontrolowane rozmnażanie, przerzuty.

IARC - Międzynarodowa Agencja Badania Raka - prowadzi klasyfikację czynników i substancji rakotwórczych.

Dowody działania rakotwórczego z badań epidemiologicznych:

Wystarczające - zw. przyczynowy między narażeniem a występowaniem nowotworów u ludzi, przy wykluczeniu czynn. zakłócających np. palenie tytoniu.

Ograniczone - zw.przyczynowy między narażeniem a występowaniem nowotworów u ludzi, lecz nie można wykluczyć wpływu błędu przy zbieraniu danych oraz czynn.zakłócających.

Niewystarczające - istniejące badania nie są wystarczające (zły model, mała moc statystyczna).

Dowody działania rakotwórczego z badań na zwierzętach:

Wystarczające - zw. Przyczynowy między narażeniem a zwiększoną częstotliwością nowotw.złośliwych lub łagodnych u zwierząt min.2gat. lub w min. 2 niezależnych badaniach.

Ograniczone - dowód popiera się na 1 doświadczeniu, wątpliwa procedura badawcza, zwiększenie częstotliwości, tylko nowotworów łagodnych, tylko u niektórych szczepów.

Niewystarczające - niedostatki w wynikach badań.

Wskazujące na brak działania rakotwórczego na min.2 gat.

Klasyfikacja substancji pod kątem ich rakotwórczości (wg IARC)

gr.	znaczenie klasyfikacji dla ludzi	dowody
				u ludzi	u zwierząt
1	Kancerogen	Wystarczające
2A	Prawdopodobnie rakotwórcze	Ograniczone	Wystarczające
2B	Przypuszczalnie rakotwórcze	Ograniczone	niewystarczające
3	Subst.nie klasyfikowane	Brak danych
4	Prawdopodobnie nie rakotwórcze	Brak jakichkolwiek danych o rakotwórczości	Wskazujące na brak działania rakotwórczego

Niektóre czynniki rakotwórcze dla ludzi - gr.1

A chemiczne

- aflatoksyny,

- arsen, kadm,

- azbest,

- sadze kominowe, smoły węglowe.

B fizyczne

- promieniowanie jonizujące.

C biologiczne

- wirus zapalenia wątroby typu B i C.

D procesy produkcyjne, w toku których dochodzi do zanieczyszczenia środowiska pracy substancji i czynn.rakotwórczych np.

• prod.aulinuim, gazyfikacja węgla, odlewnictwo żelaza i stali, prod.koksu → WWA

• przemysł gumowy → aminy aromatyczne

• przem.meblarski i stolarstwo: różne zw.

•prod.obuwia, koksu, przem.gumowy→ benzen.

TERATOGENNOŚĆ

Zmiany rozwojowe spowodowane toksycznym działaniem subst.na zarodek lub płód:

-śmierć zarodka,

-zmiany anatomiczne(zniekształcenia),

-zaburzenia czynnościowe,

-opóźnienie rozwoju,

-przedwczesne urodzenia i inne.

Okresy największej wrażliwości na czynniki teratogenne

	ciąża	organogeneza
człowiek	36-38tyg	3-12tydzień
królik	32dni	6-18dzień
szczur	21 dni	6-15dzień
mysz	19 dni
chomik

(!) Przykłady czynn.teratogennych dla zwierząt:

- deficyty skł.odżywczych: wit, A, D, E, C, B₁, B₂, PP, Zn, Mn, Mg, Co, białko;

- deficyty lub nadmiar hormonów: insulina;

- sulfonamidy;

- radiacja;

- wirusy: różyczka, kiła;

- alfatoksyny;

- niedotlenienie;

- hipo i hipertemia;

- rozpuszczalniki: chloroform, CCl₄, benzen, ksylen;

- środki ochrony roślin;

- metale ciężkie: Hg, Pb, Se, Cd;

- antybiotyki: penicylina, tetracykliny;

- subst.chemiczne: nikotyna, kofeina, saponiny, kw,borowy, borbitol, morfina, nitrozoaminy.

Działanie na płodność i rozrodczość

-obserwowanie 3 pokolenia szczurów,

-obserwacje:

• % zapłodnienia,

• liczba młodych w miocie,

• ciężar ciała po urodzeniu i odstawieniu od matki,

• śmiertelność noworodków.

Charakterystyka wybranych naturalnych subst.szkodliwych roślin.

Zw.chemiczne w żywności:

- naturalnie występujące,

- celowo dodawane,

- zanieczyszczenia,

- wytwarzające się w trakcie procesów technologicznych, przechowywania itp.

Zw.naturalnie wyst.w żywności pochodzenia roślinnego i zwierzęcego:

-składniki odżywcze,

- skł.nieodżywcze,

- skł.antyodżywcze,

- subst.szkodliwe,

- subst.toksyczne.

Podział roślin wyższych w PL ze wzgl.na ich stopień szkodliwości:

- gat.trujące 50,

- gat.szkodliwe 150,

- gat. Nieszkodliwe 2100

Substancje szkodliwe.

Podstawowe przyczyny zatruć rośl:

- zatrucia przypadkowe, nieumyślne:

• dzieci: nawyk kosztowania ładnie wyglądających/pachnących części roślin;

•dorośli: pomylenie rośliny jadalnej z trującą, zatrucie zawodowe o charakterze przewlekłym u osób stykających się z trującą rośliną (np. pracownicy firm zielarskich, kosmetycznych, aptek).

- zatrucia umyślne (samobójcze, rzadko zbrodnicze).

Toksyny roślin wyższych wg.budowy chemicznej:

- alkaloidy,

- saponiny,

- toksalbuminy,

- oleje,

- olejki eteryczne,

- żywice,

- zw.uczulające na światło,

- inne zw.o nieznanej budowie.

Wg.objawów klinicznych:

-działanie neurotoksyczne:

• porażające ośrodkowy układ nerwowy;

- działanie cytotropowe:

• uszkadzające funkcje wątroby, nerek, żołądka;

- działanie alergizujące:

• wywołujące miejscowe podrażnienia;

- działanie podobne do disulfiramu;

- wskazujące inne działanie:

• o działaniu poronnym,

• zaburzające funkcjonowanie układu krążenia,

• zaburzające procesy krwiotwórcze.

Wybrane subst.antyodżywcze i szkodliwe wyst.naturalnie w niektórych produktach

alkaloidy: atropina,

-zasady organiczne zawierające w pierścieniu azot,

- ponad 5000 różnych zw,

- wyst.w ok. 10% roślin,

- łatwo wchłaniane, powinowactwo do tkanki nerwowej-działają pobudzająco lub porażająco, efekt narkotyczny, halucynogenny.

Z atropiną: pokrzyk, bielun dziędzierzawa, wilcza jagoda (dawka śmiertelna dla dzieci 3-4jagody, dla dorosłych>10jagód).

Okoliczności zatruć atropiną:

- mylenie owoców z czereśnią,

- spożycie mięsa zwierząt odpornych na atropinę (króliki, ślimaki, bażanty),

- mleko kóz, które jadły pokrzyk w.j,

- miód zbierany z kwiatów pokrzyku w.j,

- mylenie nasion lulka czarnego z makiem,

- mylenie nasion bielunia dziędzierzawy z czarnuszką.

Strona10

---