TOKSYKOLOGIA

Interpretacja zależności dawka-efekt ZAŁOŻENIA:

1. Odpowiedz jest proporcjonalna do stężenia w miejscach wiązania (receptory)

2. Stężenie w miejscach wiązania jest związane z wielkością dawki

3. Odpowiedz jest przyczynowo związana z podaną substancją

Im więcej poziomów dawkowania (od zera do dawki maksymalnej), tym więcej „punktów” i tym dokładniejszy możemy wykreślić krzywą.

Z krzywej możemy wyznaczyć wielkość LD50 (3-4 podania toksyny)

Toksyczność ostrą wyznacza się przy podaniu pojedynczej dawki (test toksyczności ostrej).

LD50 nie jest wielkością „dokładną” - różna dla różnych grup zwierząt tego samego gatunku. Daje ogólne pojęcie o toksyczności związku i jest punktem odniesienia. Na jej podstawie klasyfikujemy trucizny.

Znajomość wielkości dawki śmiertelnej nie jest konieczna. Ważniejszą sprawą jest czy występuje wpływ toksyczny przy określonej wielkości dawkowania lub jej wielokrotność- w warunkach możliwego narażenia ludzi lub zwierząt.

Często trudno jest oszacować wielkość dawki szkodliwej dla człowieka lub ekstrapolować przypuszczalny wpływ trucizny na człowieka na podstawie badań na zwierzętach.

Dawka (dose) - masa trucizny ogółem podana lub pobrana

Dawka (dosage) - uwzględnia charakterystykę organizmu (gatunek, masa ciała, powierzchnia ciała) [mg/kg masy ciała]

BADANIE ZALEŻNOŚCI DAWKA-EFEKT

Mieszanina dwóch lub więcej związków

• podobne działanie

sumowanie się wpływów/ addycja, efekt addycyjny. Występuje efekt większy niż wynika to z zsumowania wpływów indywidualnych - SYNERGIZM działania, np. CCl₄+alkohol

• potęgowanie działania

zjawisko podobne do synergizmu, ale substancje mogą wywierać różne działanie i tylko jedna z nich może być toksyczna, np. antabus (disulphiram) w dawce nietoksycznej potęguje działanie alkoholu (inhibicja dehydrogenazy alkoholowej) - nagromadzenie acetaldehydu (ethanolu), który działa nieprzyjemnie.

• antagonizm

Tolerancja: indukcja enzymów, zmiana odpowiedzi receptora lub zmiana liczby prekursorów

Powtarzalna ekspozycja: nagromadzenie się i wyolbrzymienie odpowiedzi

DAWKA PROGOWA (graniczna) - Dosis minima DM

Dawka (dla niektórych związków i wpływów toksycznych) poniżej której nie obserwujemy wpływu lub odpowiedzi- zatem jest dawką progową

NOAEL - No Observed Adverse Effect Level.

NOAEL ważny w toksykologii koncept dawki progowej, czy słuszny?

Odp: substancja o działaniu rakotwórczym poprzez mechanizm genotoksyczny (nie)

Inne rodzaje wpływów toksycznych (tak). Jest słuszny gdy zależność dawka-efekt jest prostoliniowa.

Dawka lecznicza - Dosic terapeutica seu curativa DC

Dosis maximalis (najwyższa dawka lecznicza)

ED50 - dawka efektywna (skuteczna) dla 50% populacji

Efekt farmakologiczny

TD50- dawka toksyczna dla 50% populacji

Efekt toksyczny

CD50- dawka śmiertelna dla 50% populacji

ED, TD, LD - podobne parametry wyznaczone z krzywych zależności wielkość dawki-efekt (siła wpływu)

Odpowiedź:

• proporcje (%) zwierząt reagujących

• stopień blokady receptora

• stopień zmian patologicznych, uszkodzeń

Porównanie D50 lub TD50 z ED50 dostarcza informacji o marginesie bezpieczeństwa substancji określane jako INDEKS TERAPEUTYCZNY

LD50/ED50 lub TD50/ED50

Im większa liczba (iloraz) tym większy margines bezpieczeństwa

Indeks terapeutyczny - krzywe zależności dawka-efekt (ED, TD, LD); daje tę samą informację

Krzywa dawka-efekt dla różnych związków wskazuje, który przedstawia większe ryzyko.

TYPOWE KRZYWE DAWKA-EFEKT

Ocena ryzyka dla zależności mała dawka - efekt

Tylko jeżeli substancja wywiera bardzo silny wpływ możliwe jest wykrycie jej roli w procesie indukowania choroby (np. estrogeny steroidowe oraz rak sutka).

Problemy współczesnej toksykologii i ekotoksykologii:

• zależności dawka-efekt przy małym poziomie dawkowania

• mieszaniny związków - efekty jakie wywołują w małych dawkach

• Narażenie środowiska jest to narażenie na mieszaniny związków. Niestety wszystkie normy i wymogi (jeżeli chodzi o testowanie substancji) nie odnoszą się w ogóle do mieszanin

Co to jest ryzyko?

Jest to pochodna w sensie toksykologicznym rozmiaru narażenia i toksyczności związku

Ryzyko zanieczyszczeń żywności i środowiska wyrażane jest w oparciu o szacowane stężenia substancji w żywności, wodzie, powietrzu a także w oparciu o ładunki jakie występują w człowieku (stężenie w tkankach, płynach ustrojowych głównie w osoczu).

Innymi słowy ryzyko jest stopniem prawdopodobieństwa, że osobnik będzie wykazywał pewne objawy, niekorzystne dla danego poziomu narażenia (w skali probitowej od 0 do 1, a w skali procentowej jako część ogółu populacji, która wykazuje objawy, np. zachorowalność).

Wpływy i objawy zależą od wielkości narażenia, a o wielkości narażenia mówi nam dzienne pobranie danej substancji. Bierzemy pod uwagę różne parametry, np. wpływ na zdrowie, socjoekonomiczne.

Żeby wyrazić wielkość ryzyka dla człowieka na ogół porównujemy wielkość dziennego pobrania z ustalonymi dawkami uważanymi za bezpieczne (dawka progowa, NOAEL lub ADI established acepted dose)

Oszacowanie narażenia

Musimy wiedzieć m.in.:

• zawartość substancji w żywności albo w posiłkach

• wskaźniki odnośnie wielkości spożycia żywności

• wielkość pobrania substancji z żywnością (max.,min., regularnie, okresowo) dla ogółu populacji lub subpopulacji

• pobranie dawki, jaką otrzymuje człowiek, gdyż istnieje założenie że:

nie ma dawki - nie ma wpływu

nie ma dawki - jest wpływ (zjawisko placebo) - zdarza się w medycynie, w toksykologii nie

Identyfikacja narażenia - musimy zidentyfikować narażenia na zdrowie w oparciu o dane z eksperymentów na zwierzętach, in vito lub na modelowaniu komputerowym.

Charakterystyka narażenia

• wybranie z całej informacji toksykologicznej najważniejszy zestaw danych plus informacje o toksykokinetyce, toksykodynamice w oparciu o wpływy krytyczne (te najważniejsze)

Wpływy krytyczne, np.: kadm- wpływ na metioninę w nerkach, etanol - stopień inhibicji dehydrogenazy alkoholowej

• identyfikacja tzw. punktów odlotów - kiedy najmniejsza dawka działa na dany parametr (np. na enzym)