toksikologija 1

Opšta toksikologija: predavanje br. 1

DEFINICIJA TOKSIKOLOGIJE

TOKSIKOLOGIJA je fundamentalna nauka o otrovima, nauka koja se bavi proučavanjem štetnih efekata raznih supstanci i njihovih smjesa na žive organizme; to je nauka o interakcijama supstanci i bioloških sistema.

Toksikologija proučava prirodu i mehanizme nastanka promjena na biološkim sistemima na ćelijskom, biohemijskom i molekularnom nivou, faktore koji utiču na njihov nastanak, kao i prirodu toksičnih efekata.

Toksikologija je jedna od najstarijih praktičnih nauka. Razvoj toksikologije datira od najstarijih vremena kada su ljudi poznavali otrovne biljke i životinje i koristili njihove ekstrakte za lov ili ratovanje. Vremenom, otrovi su se počeli široko koristiti.

ISTORIJSKI RAZVOJ TOKSIKOLOGIJE

EGIPAT:Ebersov papirus (1550 p.n.e.):

najveći papirus medicinskog sadržaja (20,23 m dug, 30 cm širok, 110 stranica).

Sadrži opis 700 lijekova u 900 pripravaka, otrova biljnog i mineralnog porijekla, otrovnih insekata i životinja. To je najranije poznata farmakopeja.

Hipokrat (400 p.n.e.) dao opise otrova i principa u kliničkoj toksikologiji

Istorijski razvoj toksikologije

Drevna Grčka: sačuvana djela Hipokrata, Aristotela, i Theophrastusa spominju otrove.

Filozof Teofrastus (300 p.n.e.) - djelo “De Historia Plantarum” o ljekovitom i otrovnom bilju - počeci botanike.

Ljekar i farmakolog Dioskorid (1. vijek) – dao klasifikaciju otrova prema biljnim, životinjskim i mineralnim izvorima, najraniji pokušaj klasificiranja biljaka u skladu sa svojim otrovnim i terapeutskim efektima.

PARACELSUS (1493-1541) je dokazao da su određene hemikalije zapravo odgovorne za toksičnost biljaka ili životinja. On je takođe utvrdio da odgovor organizma na hemikalije zavisi od primljene doze.

Njegove studije su pokazale da su male doze tvari bezopasne ili mogu biti korisne, dok veće doze mogu biti otrovne. Ovo je poznato kao osnovni koncept toksikologije: odnos doza-odgovor.


Njegove POSTAVKE su integralni dio moderne toksikologije:• eksperiment je neophodan u istraživanju odgovora na hemijsku tvar,• nužno je razgraničiti terapeutska i toksična svojstva hemijskih tvari.

Paracelsus je izjavio: “Svaka tvar je otrov; ne postoji nijedna koja nije otrov. Samo doza čini tvar otrovom ili lijekom.”

Postojale su važne promjene u oblasti toksikologije u XVIII vijeku.

Vjerojatno najpoznatije je objavljivanje Ramazinijeve knjige „Bolesti radnika“ u 1700 godine, koji se smatra ocem medicine rada.


ORFILA (1787-1853) španski ljekar kojeg često nazivaju ocem toksikologije, prvi je utvrdio sistemsku korelaciju između hemijskih i bioloških svojstava otrova.

Demonstrirao je efekte otrova na specifične organe analizirajući materijal sa autopsija otrovanih i utvrdio povezanost sa oštećenjem tkiva.

On je jasno identifikovao toksikologiju kao odvojenu nauku, a 1815 godine publicirao prvu knjigu o toksikologiji.

Prvi je primjenjivao testove na životinjama.


MAGENDIE (1783-1885) je opisao apsorpciju i distribuciju raznih spojeva u tijelu.


CLAUDE BERNARD (1813–1878) je proučavao mehanizme toksičnih aktivnosti. Od tada raste broj saznanja o hemikalijama otrova, tretmanu trovanja, analizama toksikanata i toksičnosti, načinima toksične akcije i procesima detoksikacije, kao i proučavanje specifičnih molekularnih događaja u procesu trovanja.

Sa svojom publikacijom, The Silent Spring, u 1962 godini, RACHEL CARSON imala je važan utjecaj u pokretanju modernog doba ekološke toksikologije.

Njena knjiga je naglasila značaj zaustavljanja rasprostranjenog, bezobzirnog korištenja pesticida i drugih hemikalija i zagovara korištenje obrazaca na temelju ekologije.



Od 1960-ih godina XX vijeka toksikologija je ušla u fazu brzog razvoja i promjena kao nauka koja je u velikoj mjeri opisuje značaj mehanizama toksične akcije.

Od 1970-ih godina XX vijeka, akcenat je na povećanju upotrebe tehnike molekularne biologije, i značajan napredak postignut je u mnogim područjima, uključujući proučavanje procesa hemijske karcinogeneze i metabolizma ksenobiotika.

TOKSIKOLOGIJA – podjela

PODJELA TOKSIKOLOGIJE

Postoji više podjela toksikologije, ali jedna od najprihvatljivijih je podjela koja je prikazana u knjizi Toxicology (Casarett i Doll), prema kojoj se toksikologija dijeli prema:

pristupu, području, profesiji.

PODJELA TOKSIKOLOGIJE na osnovu pristupa

1) DESKRIPTIVNA TOKSIKOLOGIJA bavi se opisom efektom otrova na žive organizme ili njihove organe. Veoma široko područje rada od pokusnih životinja do kliničkih istraživanja.

2) ANALITIČKA TOKSIKOLOGIJA najvećim dijelom usmjerena je na područje otkrivanja i dokazivanja otrova u različitim materijalima analize. Ona bi se mogla dalje dijeliti u ogranke ovisno o tome kome služi kao servis.

3) MOLEKULARNA TOKSIKOLOGIJA pokušava na nivou ćelije ili molekule objasniti djelovanje štetnih materija.

PODJELA TOKSIKOLOGIJE na osnovu područja djelovanja1) FORENZIČKA TOKSIKOLOGIJA2) KLINIČKA TOKSIKOLOGIJA (bavi se

dijagnostikom, tretmanima pri otrovanju; intoksikacijama i metodama detekcije;

3) EKOTOKSIKOLOGIJA (proučava kretanje hemijskih tvari, toksikanata i njihovih metabolita u okolišu i u prehrambenom lancu, kao i efektima takvih toksikanata na pojedinca i na populaciju).

PODJELA TOKSIKOLOGIJE prema profesiji

1) DESKRIPTIVNA TOKSIKOLOGIJA (bavi se otkrivanjem otrovnosti i otrova),

2) MEHANISTIČKA TOKSIKOLOGIJA (bavi se istraživanjem načina djelovanja),

3) REGULATORNA TOKSIKOLOGIJA (ima preventivnu ulogu, bavi se sakupljanjem i obradom postojećih toksikoloških informacija u svrhu utvrđivanja standarda “sigurne” izloženosti temeljeno na koncentracijama).

Povezanost toksikologije sa drugim naukama

Nauke koje daju doprinos toksikologiji

Nauke koje doprinose svojim naučnim metodama i filozofskim konceptima za potrebe toksikologa, bilo u istraživanjima ili u primjeni toksikologije ljudskim aktivnostima su:

hemija, biohemija, patologija, fiziologija, epidemiologija, imunologija, ekologija i biometametika, molekularna biologija.

Nauke kojima toksikologija daje doprinos

Nauke kojima toksikologija daje doprinos su:

sudska medicina, klinička toksikologija, farmacija i farmakologija, javno zdravstvo, industrijska higijena, veterinarstvo, poljoprivreda.

Toksikologija je vrlo široka nauka koja je povezana sa drugim naukama i ljudskim aktivnostima.

OTROV

ŠTA JE OTROV?

OTROV je bilo koja supstanca koje može uzrokovati ozbiljna oštećenja ili smrt kao rezultat fizičko-hemijske interakcije sa živim tkivima.

Ova definicija je vrlo široka i obuhvata gotovo sve materije ili smjese materija na ovom svijetu, budući da sve može djelovati štetno na neki živi organizam kada se primjeni dovoljno visoka doza.

KLASIFIKACIJA OTROVA

Otrove se dijele prema različitim kriterijima, koji zavise o razlozima klasifikacije.

Prema efektima na ciljna tkiva i organe (jetra, bubrezi, nervni sistem);

Prema načinu primjene (pesticidi, rastvarači, teški metali); Prema toksičnim efektima (mutageni, kancerogeni, teratogeni

efekti); Prema porijeklu (prirodni i sintetski); Prema fizičkom statusu (gasovito, čvrsto, tečno); Hemijskoj strukturi (npr. aromatični amini, neorganska jedinjenja,

organofosforna jedinjenja); Stepenu toksičnosti (praktično netoksični, slabo toksični, umjereno

toksični, srednje toksični, vrlo toksični, izuzetno toksični); Prema biohemijskom dejstvu.

KLASIFIKACIJA OTROVA prema toksičnosti

• Bez obzira na podjele, STEPEN OPASNOSTI uvijek je izrazito važan faktor kod klasifikacije.

• Od najvećeg je značaja klasifikacija koja se temelji na smrtnosti uzrokovanoj jednokratnim unosom hemikalije, dopunjena podacima o hroničnim efektima.

Prema stepenu toksičnosti i srednjoj smrtnoj dozi za laboratorijske životinje, zavisno od oralnog, inhalacionog dejstva i dejstva otrova preko kože, otrovi se razvrstavaju u Grupu I, Grupu II i Grupu III.


GRUPA IU grupu I spadaju otrovi čija srednja smrtna doza

(LD50) za štakora per os iznosi 25 mg/kg; nanošenjem na kožu štakora ili kunića iznosi do 50 mg/kg; udisanjem kod štakora (LC50) – iznosi do 0,25 mg/0,25 sati za aerosole i čestice, odnosno do 0,5 mg/0,25 sati za plinove i pare. Jednokratnim izlaganjem u ovim dozama mogu nastati vrlo teške ireverzibilne funkcionalne i/ili morfološke promjene organa ili bioloških sistema dovodeći do smrti ili trajnog oštećenja.

Za ove otrove ne postoji uspješan antidot niti je uspješno liječenje u slučaju trovanja.

Označavaju se simbolom T* - veoma jaki otrovi.

Označavaju se mrtvačkom glavom s prekriženim kostima.

Znak je crne boje postavljen na

narandžastu podlogu. Pored znaka postavlja

se natpis “vrlo jaki otrov”.


GRUPA IIU grupu II spadaju otrovi čija srednja smrtna doza

(LD50) za štakora per os iznosi više od 25 mg/kg do 200 mg/kg; nanošenjem na kožu štakora ili kunića iznosi više od 50 mg/kg do 400 mg/kg; udisanjem kod štakora (LC50) iznosi više od 0,25 mg/0,25 sati do 1 mg/0,25 sati za aerosole i čestice, odnosno više od 0,5 mg/0,25 sati do 2 mg/0,25 sati za plinove i pare. Kod jednokratnog izlaganja u spomenutim dozama mogu nastati teške ireverzibilne funkcionalne i/ili morfološke promjene organa ili bioloških sistema uzrokujući smrt.

Ova skupina se označava simbolom T – otrov.

Označavaju se mrtvačkom glavom s prekriženim kostima.

Znak je crne boje postavljen na

narandžastu podlogu. Pored znaka postavlja

se natpis “otrov”.


GRUPA IIIU grupu III spadaju otrovi čija srednja smrtna

doza (LD50) za štakora per os iznosi više od 200 mg/kg do 2.000 mg/kg; nanošenjem na kožu štakora ili kunića iznosi više od 400 mg/kg do 2.000 mg/kg; udisanjem kod štakora (LC50) iznosi više od 1 mg/0,25 sati za aerosole i čestice, odnosno više od 2 mg/0,25 sati do 20 mg/0,25 sati za plinove i pare.

Označavaju se krstom crne boje na

naranžastoj podlozi, a istaknut je natpis

“štetno za zdravlje”.

“Xi” – materije sa nadražajućim djelovanjem. Imaju isti simbol kao otrovi III grupe, ali umjesto natpisa “štetno po zdravlja” stoji “nadražujuće”.

Ostali simboli otrova

“N” – materije štetne za okoliš. Označavaju se simbolom stabla i ribe crne boje na narandžasto i podlozi uz natpis “opasno za okoliš”.


“C” – materije sa nagrizajućim djelovanjem.

“F+” – vrlo lako zapaljive materije.

“O” – oksidirajuće materije.

ZNAKOVI OPASNOSTI:• Oznake upozorenja su “R i” gdje je “i” neki broj od 1 do 63.• Oznake obavijesti su “S i” gdje je “i” neki broj.


TOKSIČNOST se rijetko može definisati kao jedinstven molekularni događaj, on je kaskada događaja počevši od ekspozicije, distribucije i metabolizma, a završava se interakcijom s ćelijskim makromolekulama (obično DNA ili proteinima), a izražava se kao toksičnost krajnje točke.

Međutim, sve su tvari potencijalni otrovi, jer svi mogu uzrokovati oštećenja ili smrt nakon pretjeranog izlaganja. S druge strane, sve hemikalije mogu se sigurno koristiti, ako se izloženost ljudi ili osjetljivih organizama hemikalijama zadrži ispod definiranih tolerantnih granica, tj. ako se rukuje s odgovarajućim mjerama opreza.

TOKSIČNOST

ŠTETNI EFEKAT se definiše kao abnormalna, nepoželjna ili štetna promjena nakon ekspozicije potencijalnoj toksičnoj supstanci. Krajnji štetni efekat je smrt, ali manje teške nuspojave mogu uključiti izmjenu konzumacije hrane, promjenu težine tijela i organa, vidljive patološke pojave ili promjene nivoa enzima.

Efekat se može smatrati štetnim ako uzrokuje funkcionalne ili anatomske štete, nepovratne promjene u homeostazi ili povećanu osjetljivost na druge hemijske ili biološke agense, uključujući i zarazne bolesti. Stepen oštećenja može zavisiti od zdravstvenog stanja organizma.

ŠTETNI EFEKAT

Toksični efekti na biološke sisteme nastaju ako otrov ili neki njegov aktivni metabolit u dovoljnoj koncentraciji i tokom određenog vremena bude prisutan u odgovarajućim tkivima ili organima i dovode do promjena u normalnim fiziološkim i biohemijskim procesima.

Manifestacije toksičnosti mogu biti:• od blagih biohemijskih poremećaja, do • ozbiljnih oštećenja organa i smrti.

TOKSIČNOST

Da li će neki agens ispoljiti toksične efekte zavisi od: - fizičko-hemijskih osobina otrova, - unijete doze, - načina i uslova ekspozicije, - efikasnosti bioloških odbrambenih mehanizama,- osjetljivosti organizma i njegove sposobnosti da se adaptira ili

kompenzuje nastale promjene.

TOKSIČNI EFEKTI

TRENUTNE I KASNE REAKCIJE: trenutne reakcije na neki otrov nastaju vrlo brzo nakon izlaganja jednoj dozi otrova, dok se kasne manifestuju poslije nekog vremena.

Primjeri:1.Kancerogeni efekti mogu nastati nakon 20-30 godina izlaganja nekim tvarima.2.Antikoagulansi tipa kumarina (inhibiraju stvaranje protrombina) dovode do kliničkih efekata tek kad se isprazne nivoi protrombina.

TOKSIČNI EFEKTI

REVERZIBILNI I IREVERZIBILNI TOKSIČNI EFEKTI: reverzibilni efekti nestaju brzo poslije eliminacije otrova iz tijela, dok ireverzibilni ostaju i dovode do organskih promjena.

Primjer reverzibilnih promjena:Ako neki otrov uzrokuje patološke promjene u jetri (koja ima sposobnost da se regeneriše) većina promjena će biti reverzibilna.Primjer ireverzibilnih promjena:Patološke promjene u CNS su ireverzibilne jer se nervne ćelije ne dijele pa se oštećene ćelije ne mogu zamijeniti novim.

TOKSIČNI EFEKTI

LOKALNI I SISTEMSKI TOKSIČNI EFEKTI: Lokalni efekti nastaju na mjestu kontakta otrova sa organizmom. Lokalni efekti su posljedica nespecifičnih hemijskih reakcija koji zavise od vrste otrova, unijete doze, dužine kontakta sa otrovom, da li je izloženo tkivo bilo oštećeno ili ne.

Sistemski efekti nastaju poslije resorpcije i distribucije otrova često i u udaljene organe. Zavise od vrste i doze otrova, metabolizma otrova, sposobnosti organizma da se prilagodi nastalim promjenama i od mogućih sekundarnih komplikacija. Takođe, važni su i eventualno postojanje bolesti, uzimanje određenih lijekova, individualne reakcije organizma na otrov.

TOKSIČNI EFEKTI

TOLERANCIJA I REZISTENCIJA: Tolerancija na neku supstancu je stanje smanjene osjetljivosti nekog organizma koje je nastalo kao rezultat njegovog prethodnog jednokratnog ili višekratnog izlaganja toj supstanci.

Rezistencija na dejstvo nekog otrova definiše se kao genetski smanjena osjetljivost koja nije nastala kao rezultat izlaganja otrovu, nego njegovih prethodnih generacija.

TOKSIČNI EFEKTI

ALERGIJSKE REAKCIJE: su odgovor imunog sistema na otrove koji su rezultat prethodne senzibilizacije na neku supstancu. Reakcije mogu biti veoma teške, pa čak i fatalne. Manifestiraju se kao manje promjene na koži (crvenilo i dermatitis), bronhokonstrikcija (astma), anafilaktička reakcija (moguća smrt).

REAKCIJE IDIOSINKRAZIJE: su genetski predodređena reakcija na neku supstancu.

TOKSIČNI MEHANIZMI NA ORGANIMA I ORGANSKIM SISTEMIMA

NERVNI SISTEM: Organske metalne komponente

koje su liposolubilne brzo prolaze krvno-moždanu barijeru i ulaze u nervni sistem.

Obzirom da su svi drugi organski sistemi u tijelu predmet kontrole od strane nervnog sistema to može imati dalekosežne, pa čak i razorne posljedice.

RENALNI SISTEM: Mnogi teški metali su potencijalni

nefrotoksikanti, i relativno niske doze mogu dovesti do toksičnosti koju karakteriše glukozurija, aminoacidurija i poliurija. Kod povećanja doze, nastaje renalna nekroza, anurija i smrt.

Nekoliko mehanizama učestvuje u zaštiti od toksičnosti teškim metalima.

Primjer: kadmij ima dug biološki poluživot, kod ljudi 10-12 godina, i hronična ekspozicija niskim dozama može eventualno rezultirati akumulacijom toksičnih koncentracija.


ENDOKRINI SISTEM: Ksenobiotici imaju sposobnost da

poremete hormonske aktivnosti kroz različite mehanizme, a prevladavajući mehanizam je vezivanja na receptor hormona, bilo kao agonist ili antagonist, ili moduliranje nivoa endogenih steroidnih hormona.

Agonist receptora hormona se definira kao spoj koji veže i aktivira hormon receptor.

Antagonisti receptora su definirani kao hemikalije koje se vežu na receptore hormona, ali ne aktiviraju receptore.


RESPIRATORNI SISTEM: Profesionalna ekspozicija metalima

u obliku prašine utiče na respiratorni sistem.

Akutna ekspozicija može uzrokovati iritaciju i inflamaciju respiratornog trakta, a hronična ekspozicija može rezultirati fibrozom (aluminij) ili kancerogenezom (arsen, hrom, nikl).


ENZIMSKA INHIBICIJA/AKTIVACIJA: Glavno mjesto toksičnih djelovanja za metale je interakcija s enzimima,

što rezultira inhibicijom ili aktivacijom enzima.


KANCEROGENOST: Karcinom čini niz oštećenja koja nastaju u oboljenju koje se naziva

neoplazija. Neoplazija i odgovarajuća oštećenja neoplazme definišu se kao nasljedno izmjenjen i relativno autonoman rast tkiva.

Neoplazme mogu biti benigne i maligne.

KARCINOGENI su supstance poslije čije primjene kod životinja dolazi do statistički značajnog povećanja broja i vrste neoplazmi u jednom ili više tkiva u poređenju sa odgovarajućim netretiranim životinjama.


KANCEROGENI su supstance poslije čije primjene kod životinja dolazi do statistički značajnog povećanja broja i vrste neoplazmi u jednom ili više tkiva u poređenju sa odgovarajućim netretiranim životinjama.

Karcinogeni organskog porijekla: policiklički aromatski ugljovodonici, azo-jedinjenja, aromatični amini, benzidin, etil karbamat, azotni i sumporni iperit, derivati nitrozamina, aflatoksin B1, itd.).

Karcinogeni neorganskog porijekla: metali (arsen, olovo, berilij, kobalt, titan, cink).

Karcinogeni efekti vlakana: azbestna vlakna, plastične materije.Hormonski karcinogeni: humani hormon rasta, estrogeni (prirodni

hormoni), dietilstilbestrol, etinil estradiol i tamoksifen (sintetski hormoni).

Karcingene smjese poznatog i nepoznatog sastava: etanol, razni kontaminanti, aditivi, itd.


Klasifikacija kancerogena – prema IARC (Međunarodna agencija za istraživanje raka-International Agency for Research on Cancer)

Međunarodna agencija za istraživanje raka (IARC) osnovana je 1965. godine kao specijalizirana multidisciplinarna agencija za istraživanje raka, u cilju ekstrapolacije rezultata dobijenih istraživanjima na eksperimentalnim životinjama na ljude, i preduzimanja preventivnih aktivnosti.

Od 1969. godine radi na Programu evaluacije kancerogenog rizika za ljude kancerogenih agenasa.

Stručna grupa IARC-a kontinuirano prikuplja relevantne biološke i epidemiološke podatke. Biološki podaci na kojima se zasniva evaluacija kancerogenog rizika za ljude, baziraju se na eksperimentima na životinjama i epidemiološkim studijama.

Konačan dokaz o kancerogenosti po ljude omogućavaju epidemiološke studije.

Definisanje dokaza o kancerogenosti

• Kod definisanja dokaza o kancerogenosti za ljude, uzimaju se u obzir tip studije (prospektivne, retrospektivne, korelacione), kvalitativna i kvantitativna razmatranja i kriterij uzročne veze.

• U evaluaciji kancerogenog djelovanja navode se svi načini izlaganja i sprovedeni eksperimenti na životinjama. Evaluacija jačine dokaza o kancerogenosti bazira se na podacima iz studija na ljudima i iz eksperimenata na životinjama.

• Međunarodna grupa eksperata za kancerogenezu određuje grupu/kategoriju u koju određeni agens spada.

Dokazi o kancerogenosti

Relevantan dokaz o kancerogenosti za ljude klasificira se u jednu od sljedećih kategorija:

• zadovoljavajući dokaz o kancerogenosti,• ograničen dokaz o kancerogenosti,• neadekvatan dokaz o kancerogenosti,• dokaz koji sugeriše nedostatak dokaza o kancerogenosti.Relevantni dokaz o kancerogenosti kod životinja klasifikovan je u

jednu od kategorija:• zadovoljavajući dokaz o kancerogenosti,• ograničan dokaz o kancerogenosti,• neadekvatan dokaz o kancerogenosti,• dokaz koji sugeriše nepostojanje kancerogenosti.

IARC podjela kancerogena (International Agency for Research on Cancer)

Grupa 1: supstanca kancerogena za čovjeka.

Grupa 2A: supstanca vjerovatno kancerogena za čovjeka (ograničeni dokazi čovjek – dovoljni dokazi životinje).

Grupa 2B: supstanca moguće kancerogena za čovjeka (ograničen dokazi čovjek – nedovoljni dokazi životinje).

Grupa 3: supstanca se ne može klasifikovati kao kancerogena za čovjeka.

Grupa 4: supstanca vjerovatno nije kancerogena za čovjeka.


GENOTOKSIČNOST: Kod ljudi nastaju tri vrste genetskih oštećenja:- Genske mutacije,- Promjene u strukturi (hromozomske aberacije),- Promjene u broju hromozoma (aneuploidija).

Genske mutacije na spolnim ćelijama dovode do spontanih pobačaja, urođenih genetskih nasljednih poremećaja (npr. Down-ov sindrom, fenilketonurija, cistična fibroza), kongenitalni poremećaji (bolesti srca, dijabetes), povećana incidenca karcinoma (maligni melanom, karcinom prostate, karcinom dojke, pankreasa, leukemija).

Genske mutacije na somatskim ćelijama najčešće dovode do karcinoma.


Hemijski genotoksični agensi: Prirodnog porijekla (alkaloidi, aflatoksin A), Industrijskog porijekla (aldehidi, epoksidi, jedinjenja arsena, kadmija,

berilija, hroma, kobalta, nikla i olova), Farmaceutski proizvodi (antibiotici, citostatici, narkotici, supstance

koje ulaze u sastav kozmetičkih proizvoda), Pesticidi (hlormetan, brometan, dihloretan, derivati fluorsirćetne

kiseline), Genotoksičmi agensi u vodi i hrani (mikotoksini, proizvodi

metabolizma nekih bakterija, nitrozamini, benzo(a)piren, nitrati i nitriti, saharin i ciklamati, trihlormetan i hlorfenoli).


REPRODUKTIVNA TOKSIČNOST

Reproduktivna toksičnost odnosi se na štetne efekte na potomstvo u prvoj ili drugoj generaciji. Odnosi se na štetne efekte otrova kao što su organska toksičnost i kancerogenost.

TERATOGENOST

Teratogenost obuhvata sve direktne štetne efekte na plod za vrijeme trudnoće.

Ovaj negativni efekat počeo se posebno proučavati nakon tragedije sa analgetikom koji je ujedno bio i lijek protiv povaćanja pod nazivom Talidomid (primjenjivao se kod trudnica, te su se rađala djeca bez ekstremiteta, sa deformitetima).

ODNOS DOZA-EFEKAT

ODNOS DOZA-EFEKAT

ODNOS DOZA-EFEKAT jedan je od temelja savremene toksikologije. Postoje dva tipa odnosa doze i efekta:

Odnos koji opisuje reakciju jedinke na razne doze, Odnos koji karakteriše reakciju grupe.

U toksikologiji je veoma važno dati odgovor na pitanje koliko je neka supstanca otrovna/opasna za čovjeka. Podaci o toksičnosti neke materije mogu se dobiti samo eksperimentalnim putem na određenom modelu u kontrolisanim uslovima.

ODNOS DOZA-EFEKAT

Eksperimenti se obavljaju na laboratorijskim životinjama, pri čemu se ispitivana materija daje u različitim dozama, te se prate efekti:

kada se kod određenog broja životinja pojavljuju prvi simptomi djelovanja ispitivane materije,

kada se kod određenog broja životinja postiže maksimum nekog efekta, kada će određeni broj životinja uginuti, itd.

Rezultati takvih istraživanja prikazuju se krivuljom doza-efekat gdje se doze nanose u logaritamskoj skali kako bi se dobila linearna zavisnost. Nagib krivulje pokazuje raspon između prve efektivne doze i one doze koja će izazvati potpuni efekat.

ODREĐIVANJE LD50

U toksikologiji je od posebnog značaja podatak kada će 50% životinja uginuti zbog djelovanja određene doze neke ispitivane materije i naziva se srednja letalna doza - LD50 i ona se odnosi na jednokratnu dozu. Određuje se kod ispitivanja akutne toksičnosti kada se daje samo jedna doza, izračunava se statistički i izražava se u mg/kg TT ili mg/cm2 površine.

PREDNOSTI ODREĐIVANJA SREDNJE LETALNE DOZEVažno je jer se na taj način dobiju informacije o vrsti toksičnih efekata, vremenu njihove pojave i o količini supstance koja izaziva letalni efekat.NEDOSTACI ODREĐIVANJA SREDNJE LETALNE DOZERelativno je neprecizna vrijednost koja zavisi od uslova ispitivanja, mora se uključiti veliki broj životinja, ne pokazuje druge simptome toksičnosti osim smrtnosti niti vrijeme njihove pojave, ne ukazuje na vrijeme i uzrok smrti, kao ni patološke promjene u tkivima i organima i dr.

Maksimalno dozvoljena koncentracija

Maksimalno dozvoljena koncentracija: sigurnosna veličina čije prekoračivanje ne smije izazvati nikakvu štetu. Tačno je propisano koliko se, kada i koliko dugo smije dozvoljavati prekoračivanje MDK u nekom mediju, ali to zavisi od toksikoloških svojstava nekog faktora, njegove toksokinetike, nivoa rizika, i dr.

Izračunavanje MDK: temelj za izračunavanje MDK je krivulja doza-efekat pri kojoj se posmatraju reverzibilni i ireverzibilni štetni efekti. Najvažniji podatak je NOAEL (Not Observed Effect Level) – najviša doza bez efekta, kao doza pri kojoj se ne pojavljuje štetan efekat, kao i ADI (Acceptable Daily Intake) – prihvatljiv dnevni unos, kao veličina kod koje se efekti neće pojaviti, a dobija se dijeljenjem NOAEL sa faktorom sigurnosti (10 do 10000).

Mjerenje nivoa štetnosti - kriteriji

Skraćenica Engleski naziv Značenje izraza

MRL Maximum residual level Maksimalni nivoo rezidua

ADI Acceptable Dayli Intake Prihvatljiv dnevni unos

LD Lethal dose Letalna doza

LOEL Lowest Observed Effect Level Najniža uočena doza sa efektom

NOAEL Not observed adverse Effect Level Doza bez zapaženog efekta

LOAEL Lowest Observed adverse Effect Level

Najniža zapažena koncentracija sa štetnim efektom

LOEC Lowest observed Effect Concentration

Najniža zapažena koncentracija sa efektom

NOAEC Not observed Adverse Effect Concentration

Koncentracija bez uočenog efekta

MDK Maksimalno dopuštena koncentracija

FAKTORI KOJI UTIČU NA TOKSIČNOST

Faktori koji utiču na toksičnost - selektivnost

SELEKTIVNOST:- Pojava da neka supstanca selektivno toksična samo za neke

organizme, a da istovremeno nije toksična za druge.

PRIMJERI:- Selektivno uništavanje korova, glodara ili insekata u poljoprivredi, a

očuvanje žitarica.- Antibiotici u terapijskim dozama su toksični za bakterije, ali ne i za

ljude.

Faktori koji utiču na toksičnost - razlike među životinjskim vrstama

RAZLIKE MEĐU ŽIVOTINJSKIM VRSTAMA:Postoje kvalitativne i kvantitativne razlike u reakciji pojedinih

životinjskih vrsta na otrove.

PRIMJERI:Postoji velika razlika u akutnoj toksičnosti nekih od organofosfornih

insekticida kod psa i pacova zbog razlike u njegovom metabolizmu kod ove dvije vrste.

Faktori koji utiču na toksičnost - individualne razlike

INDIVIDUALNE RAZLIKE:Postoje razlike u reakciji jedinki na pojedine otrove u okviru

jedne vrste, zbog razlika u metabolizmu svakog organizma i niza faktora koji utiču na njega.

Faktori koji utiču na toksičnost – starost životinja

STAROST ŽIVOTINJA:Značajno utiče na toksičnost nekih supstanci. Na to utiče

nerazvijenost enzimskih sistma i nezrelost krvno-moždane barijere kod mladih životinja.

PRIMJERI:Toksičnost nekih organofosfornih jedinjenja je znatno veća kod mlađih

nego kod odraslih životinja.

Faktori koji utiču na toksičnost – spol životinja

SPOL ŽIVOTINJA:Razlike u hormonalnom statusu među polovima utiče na

metabolizam nekih supstanci, a time i na njihovu toksičnost.

PRIMJERI:Mužjaci pacova su osjetljiviji na toksična dejstva olova, ergot alkaloida i

adrenalina, a ženke su osjetljiviji na strihnin i pesticide (paration i varfarin).

Faktori koji utiču na toksičnost – ishrana životinja

ISHRANA:Kvalitet i način ishrane životinja tokom ispitivanja toksičnosti

može imati uticaj na ishod istraživanja.

PRIMJERI: Hrana koja sadrži manje proteina utiče na aktivnost nekih

metaboličkih enzima, pa može dovesti do povećanja toksičnosti nekih pesticida i akrilamida.

Ali, nedostatak proteina u hrani može spriječiti hepatotoksične efekte ugljentetrahlorida kod pacova.

Smanjena količina masti u hrani može uticati na matebolizam nekih supstanci.

Faktori koji utiču na toksičnost – faktori okoline

FAKTORI OKOLINE:Temperatura, vlažnost zraka i osvjetljenje prostorije posebno su

značajni u ispitivanju toksičnih supstanci.

Faktori koji utiču na toksičnost – način doziranja

NAČIN DOZIRANJA:Različiti lokalni i sistemski efekti mogu biti rezultat razlika u

načinu doziranja.

Faktori koji utiču na toksičnost – zdravstveno stanje

ZDRAVSTVENO STANJE:Na biotransformaciju otrova utiče i niz drugih faktora: Oboljenja jetre (oštećenje jetre dovodi do promjena u

biotransformaciji otrova u jetri), Stanja šoka, stresa i poremećaja srčanog ritma smanjuju protok krvi

kroz jetru (smanjena mogućnost biotransformacije otrova), Promjene u funkcionisanju bubrega (usporava biotransformaciju i

klirens supstanci), Uzimanje lijekova koji utiču na aktivnost enzima koji učestvuju u

biotransformaciji otrova.

Faktori koji utiču na toksičnost - ostali faktori

OSTALI FAKTORI: Testovi na eksperimentalnim životinjama izvode se u strogo

kontrolisanim uslovima. Ekstrapolacija (prenos eksperimentalnih podataka na ljude) treba

izvršiti uzimajući u obzir sve moguće uticaje i faktore. Lične navike (kvalitet ishrane, pušenje, uzimanje lijekova i alkohola)

mogu imati značaja u reakciji organizma na neke supstance, što takođe treba uzeti u obzir.

OSNOVNI TESTOVI TOKSIČNOSTI

1. Efekti na životinjama biće isti kao i efekti na ljudima:- Ako se efekti prate (računaju) prema dozi koja se daje po jedinici

površine, toksični efekti na ljudima se dobijaju u sličnim dozama.- Ako se efekti prate (računaju) prema jedinici težine, ljudi su 10 puta

osjetljiviji nego životinje.

Poznavanje ovog faktora omogućava da se izračuna relativno sigurna doza za ljude, odnosno da se izvrši ekstrapolacija rezultata na ljude.

Osnovni testovi toksičnosti – zasnivaju se na dvije pretpostavke:

2. Izlaganje životinja visokim dozama toksičnih agenasa neophodan je i pouzdan metod za otkrivanje eventualnih efekata na ljude:

- Stepen nastajanja nekog efekta u populaciji veći je ako je ista doza ili izloženost pojedinaca veća. To bi značilo da se treba koristiti veliki broj životinja u toksikološkim testovima.

Međutim, ne rade se svi testovi toksičnosti za sve supstance. Izbor testova zavisi od pretpostavljenog načina primjene te supstance i eventualne toksičnosti jedinjenja slične strukture.

Osnovni testovi toksičnosti

Priprema toksikološkog ispitivanja

Obrada naučno-stručne literature, Upoznavanje sa toksičnim dejstvom jedinjenja, Određivanje ciljeva i uslova istraživanja kroz PROTOKOL

TOKSIKOLOŠKOG ISPITIVANJA.

Protokol toksikološkog ispitivanja sadrži:

1) Naziv institucije koja radi ispitivanje i da li ispunjava odgovarajuće standarde,

2) Ime odgovornog lica i njegova kvalifikacija, ime lica koje vrši kontrolu kvaliteta istraživanja, imena svih saradnika,

3) Podaci o ispitivanoj supstanci, i analitički podaci,4) Precizira se vrsta toksikološkog ispitivanja (akutno, subhronično, itd.),

na kojoj se životinjskoj vrsti radi, navode se doze, način rastvaranja supstance i put unošenja,

5) Opisuju se uslovi pod kojima se čuvaju životinje, način obilježavanja, pol, starost, način ishrane, klimatizacija prostora,

6) Parametri na osnovu kojih će se utvrditi da je došlo do pojave znakova toksičnosti (uginjavanje, simptomi trovanja, vrijeme kada su se pojavili, promjene u ponašanju, reverzibilnost efekata, i eventualno organi i tkiva na kojima je ispoljen dominantan efekat),

7) Način obrade podataka i arhiviranja originalnih rezultata istraživanja.

Izvještaj toksikološkog ispitivanja

Poslije kompletiranja svih postupaka planiranih Protokolom priprema se IZVJEŠTAJ O REZULTATIMA ISTRAŽIVANJA u kojem se navode svi dobijeni rezultati i daje njihova naučna interpretacija.

Testovi toksičnosti – akutna toksičnost

AKUTNA TOKSIČNOST:- Prvi test toksičnosti,- Određuju se LD50 ili drugi toksični efekti poslije jednog ili više puteva

unošenja kod jedne ili više životinjskih vrsta oba pola.- Najčešće se vrše na laboratorijskim štakorima i miševima, ponekad

na kunićima, psima ili drugim vrstama.

Ovi testovi daju podatke:a) LD50 koji se može koristiti za poređenje sa drugim supstancamab) Da identifikuju ciljne organe i druge znake akutne toksičnostic) Da otkriju eventualnu reverzibilnost uočenih efekatad) Dobijene doze su osnova za druge testove

Testovi toksičnosti – subakutna toksičnost

SUBAKUTNA TOKSIČNOST:- Ovi testovi se vrše da bi se dobili podaci o toksičnosti poslije

ponovljenog davanja supstance, kao i doze koje bi se mogle upotrijebiti za ispitivanje hronične toksičnosti.

- Poslije dvosedmične ekspozicije rade se kliničko-hemijske analize i histopatološka analiza svih tkiva i organa.

Testovi toksičnosti – subhronična toksičnost

SUBHRONIČNA TOKSIČNOST:- Izlaganje obično traje 90 dana.- Cilj je određivanje doze koje ne izazivaju nikakav efekat i da se uoče

eventualne promjene na organima poslije ponovljene i dugotrajne promjene.

Dozne grupe:- 10-20 pacova ili 4-6 pasa oba pola. Posmatraju se svaki dan (težina,

potrošnja hrane i vode, boja krzna, respiratorne, kardiovaskularne i motorne funkcije, promjene u ponašanju)

- Poslije 90 dana rade se analize krvi i urina, makroskopski i histopatološki pregled tkiva i organa. Na svim uginulim životinjama treba uraditi histopatološke analize.

Testovi toksičnosti – hronična toksičnost

HRONIČNA TOKSIČNOST:- Ovi testovi se rade slično kao i kod subhroničnih ispitivanja, s tim

što je period ekspozicije duži od 3 mjeseca. Kod pacova: 6 mjeseci do 2 godine.

Doze:- Izabrati doze kako bi dovoljan broj životinja preživio efekte

hroničnog davanja otrova do kraja ispitivanja. - Kao najveća se koristi ona doza koja na osnovu subhroničnih

testova ne smanjuje težinu životinje za više od 10%.- Druge dvije doze su frakcije prve doze.

Testovi toksičnosti – test iritacije kože i oka

TEST IRITACIJE KOŽE- Ovaj test se radi najčešće na kunićima. - Supstanca se nanosi na obrijanu kožu, pokriva zavojem i ostavlja na

koži 4 sata. - Poslije toga se posmatra da li su nastali crvenilo, edem ili korozivni

efekat.

TEST IRITACIJE OKAOdređuje se ukapavanjem jedne kapi (0,01 ml) rastvora odgovarajuće

koncentracije u jedno oko, pri čemu je drugo oko kontrola.

Testovi toksičnosti – ostali testovi

OSTALI TESTOVI (specijalizovani testovi toksičnosti):- Uticaj na razvoj i reprodukciju,- Testovi mutagenosti i kancerogenosti,- Posebni testovi ponašanja,- Funkcionisanje tkiva i organa,- Toksokinetika,- Ispitivanje efikasnosti novih antidota i metoda u liječenju

trovanja,- Usavršavanje analitičkih i toksikoloških metoda detekcije

otrova u biološkom materijalu.

TOKSIKOLOŠKA ISPITIVANJA IMAJU SVRHU: Osigurati relevantne podatke o eventualnim toksičnim efektima na

ljudima. Podaci o tome koja najmanja doza izaziva efekat i koja najveća doza

ne izaziva efekat. Na osnovu navedenog određuje se sigurna doza koja neće izazvati

efekte na životinjama. Procijeniti sigurne doze za ljude preračunavanjem ADI (prihvatljiv

dnevni unos) koja predstavlja količinu supstance koja se može unositi svaki dan tokom cijelog života bez pojave toksičnih efekata.

Koriste se i komplikovani matematički modeli i proračuni (kod određivanja eventualnih mutagenih, kancerogenih, teratogenih i efekata na razvoj).

SVRHA TOKSIKOLOŠKIH ISPITIVANJA

Documents

toksikologija 1