Toxicologie
ZSO 0: Introductiecollege
Paracelcus (1493-1541): een Zwitserse arts die de grondlegger is van de moderne toxicologie
- ‘Alles is toxisch’ → een stof kan heel belangrijk zijn maar de dosis maakt het toxisch
o De dosis bepaald of het een nuttig effect hebben
Mijnwerkersziekte: een longziekte
- Mijnpartikels komen in de longen terecht en veroorzaken zo een ontstekingsreactie
o Ook microben komen in de longen terecht
- Kan carcinogeen effect hebben
Percival Pott → scrotumkanker schoorsteenvegers
- Teelbalkankers kwamen vaak voor bij schoorsteenvegers in londen
- Factoren onderzocht om te kijken wie er meer kans had, waarom dat zo was
PCBs – dioxine
- Zit in vele producten en komt vrij wanneer ze verbrand worden
- In veevoeder en zo ook bij de mens
- Sterk effect op de ontwikkeling
DES
Thalidomide: middel tegen ochtenmisselijkheid bij zwangere vrouwen en moeilijk inslapen
- Tintelingen tot gevoelloosheid in de ledematen van mensen die het nemen
- Verstoord de ontwikkeling van de foetus → sterven vaak binnen het jaar na de geboorte
o Verstoorde ontwikkeling van de ledematen
PFAS: per- en polyfluoralkylstoffen → grote klasse van duizenden synthetische chemicaliën
- Bevatten koolstof-fluorbindingen → een van de sterkste chemische bindingen
- Gebruikt om vele materialen water- of vuilafstotend te maken
- Zijn heel persistent → blijven lang in de omgeving zitten
- Krijgt ze niet meer weg en komen in het drinkwater terecht
Partikel toxiciteit: microplastiek en nanoplastiek in de natuur
- Worden opgenomen in ons lichaam en stapelen zich op
1
,ZSO 1: Omgevingstoxicologie en omgevingsfactoren
Omgevingstoxicologie
Indicatoren voor humane gezondheid:
- Levensverwachting
- Kindersterfte
Verschillend in ontwikkelende en ontwikkelingslanden
Opduiken van ziektes door:
- Emerging ziektes: ziektes die binnen een bepaalde populatie plots gaat opduiken
- Re-emerging ziektes: ziektes die in het verleden problematisch waren, dan niet meer zo
problematisch maar plots terug problematisch worden
- Overbevolking en verstedelijking: veel mensen op een kleine plaats
- Mobiliteit: ziektes verspreiden via transport, reizen
- Populatie-gebonden: in bepaald populaties komen sommige ziektes meer voor
- Intensifiëring van de landbouw en industrie: vervuiling van het milieu
Mogelijke gezondheidsrisico:
- Fysieke gevaren: UV straling, …
- Chemische gevaren: pesticiden, …
o Vb. pesticiden → mentale achterstand bij kinderen
- Biologische gevaren: malaria-mug, giftige planten, …
- Culturele gevaren: roken, alcohol, drugs, …
Koppeling tussen milieuvervuiling en humane gezondheid is niet makkelijk!
- Route die een stof aflegt:
o Vervuiling van verschillende zaken
▪ Water, lucht, bodem, voedsel
o De mens komt met meerdere vormen van vervuiling in contact
o Niet makkelijk om te bepalen welke stof voor welke gezondheidsgevolg zorgt
- Niveau van de vervuiling:
o Vervuiling van een ecosysteem vs. Vervuiling op individueel niveau
o Op hoger niveau: doorgegeven door het hele ecosysteem en dus meerdere
organismen betrokken
- Karakteristieken van de stof:
o Persistentie: de stabiliteit van de chemische stof in de omgeving
▪ Abiotische afbraak: door niet-levende dingen
• Fotolyse: licht zorgt voor het breken van chemische bindingen
o Capaciteit om licht te absorberen is hier bepalend
• Hydrolyse: water zorgt voor het breken van chemische bindingen
▪ Biotische afbraak: door micro-organismen (levende dingen)
• Afbraak van organische en anorganische stoffen door ze als
elektronendonor, -acceptor of als voedingsbron te gebruiken
• Enzym-gemediëerd → volledig tot water, CO2 en basismoleculen
afgebroken
▪ Eliminatie:
• Sorptie: de stof gaat zich vasthouden op de bodem
• Evapotranspiratie: stof gaat verdampen maar komt dan in de
lucht terecht → herverdeling van de toxische stoffen
o Accumulatie: de opstapeling van een stof in het lichaam (abiotische en biotische
stoffen)
▪ Metalen: opgenomen via ionenkanalen
2
, ▪ Vetten: diffunderen door het membraan
▪ Biobeschikbaarheid: hoe makkelijk je de stof kan opnemen uit de
omgeving
▪ Lipofiliteit: hoe meer lipofiel, hoe makkelijker het wordt opgenomen
• Toxische stof wordt in vetten opgeslagen, pas bij het
metabolisme van de vetten komen ze vrij en gaan ze een toxisch
effect hebben
▪ Biomagnificatie: de concentratie van een stof gaat per niveau van de
voedselketen toenemen
o Toxiciteit
▪ Acuut: vrijwel onmiddellijk een effect van de stof ondervinden
• Door een grote blootstelling op korte termijn
• LD50 is een maat voor de toxiciteit
▪ Chronisch: op lange termijn gaan er zich gezondheidsproblemen
ontwikkelen
• Door een kleine blootstelling op lange termijn
• Alle stoffen zijn acuut toxische op hoog genoege dosis, maar niet
alle stoffen zijn chronisch toxisch
▪ Toxicologische begrippen
Acute toxiciteit:
- Cholinesterase inhibitie: door organofosfaten en carbamaat pesticide
- Narcose: de stof stapelt op in de celmembranen en zorgt dat de normale functie van de
membranen niet kan worden uitgevoerd
o Verminderde activiteit, verminderde reactie voor externe stimuli, verhoogde
pigmentatie
- Osmoregulatoire verstoring: sommige metalen hebben een hoge affiniteit voor
ionentransporters → ionconcentraties uit balans
- Fysieke effecten: door olielekken in de zee → groot effect op vogels
o Hypothermia (onderkoeling) en olie toxicose
Chronische toxiciteit van metalen:
- Zorgen voor de productie van reactieve zuurstof species (ROS)
- Grote affiniteit voor sulfur wat belangrijk is in proteïne structuren → proteïne structuur
en functie aangetast
- Vervangen essentiële metalen in co-enzymen en maken ze zo niet functioneel
Risicoanalyse:
1) Identificeren van het risico
o Zorgt blootstelling aan een stof voor een verhoogde kans op
gezondheidsproblemen
o De emissie en het voorkomen van de stof in de omgeving
o Gedrag van de chemische component in de verschillende milieucomponten
o Toxiciteit van de chemische stof
2) Dose-respons assessment
o De relatie tussen de hoeveelheid blootstelling en de gezondheidsproblemen
3) Blootstelling assessment
o Hoe veel, hoe vaak, hoe lang is er blootstelling
4) Risico karakteristiek
o Wat is de kans dat een individue of populatie gezondheidsproblemen
ondervinden
o Gebruikt punt 2 en 3
Met het risicoanalyse wordt een risicobeleid gemaakt
- Politiek, sociaal, economische en ethische aspecten worden overwogen
3
, - Overheid kan normen voor bepaalde stoffen opstellen
Terminologie
Toxicologie: studie van de effecten van chemische stoffen of fysische agentia op levende
organismen
- De oudste wetenschappelijke discipline
- 92% van vergiftigingen gebeuren thuis
- Wat voor één soort niet giftig is, kan voor een andere soort wel giftig zijn
- Bekeken op moleculair, cellulair, weefsel en orgaan niveau en op niveau van het individu
Toxines: hebben een biologische oorsprong
- Fytotoxines: door de planten geproduceerd
- Zootoxines: door dieren geproduceerd
- Bacteriotoxines: door bacteriën geproduceerd
o Vb. tetanus
Toxische stof: specifieke, giftige, chemische stof
- Gaan voor een onmiddellijke toxiciteit zorgen
- Kunnen chemisch (cyanide), biologisch (slangenvergif) of fysisch (straling) zijn
Organische toxische stoffen: stoffen die afkomstig van levende organismen
- Kunnen door de mens nagemaakt worden
- Hebben koolstof
Inorganische toxische stoffen: specifieke chemicalën die niet van levende organismen
afkomstig zijn
- Vb. mineralen
- Vaak kleine moleculen
Systemische toxische stoffen: toxische stoffen die het hele lichaam of meerdere organen
beïnvloeden
- Vb. cyanide
Orgaan toxische stoffen: toxische stoffen die op een specifiek orgaan gaan werken
- Vb. benzeen
Xenobioticum: een vreemd voorwerp of stof voor het organisme
Toxiciteit: het ongunstig effect dat een chemische stof kan produceren
- Het agens:
o Productie belangrijk: wat is de bron van vervuiling
o Omgevingsfactoren: hoe gebeurt de transfer en transformatie van de toxische
stof
- Het doelorganisme
Dosis: de hoeveelheid chemische stof die het organisme binnenkomt
- Dosering: de hoeveelheid stof per gewichtseenheid van het organisme
- Blootstellingsdosis: de hoeveelheid xenobioticum in de omgeving
- Geabsorbeerde dosis: de hoeveelheid blootstellingsdosis die effectief het lichaam in
gaat
- Gegeven dosis: de hoeveelheid die gegeven wordt
- Totale dosis: de som van alle dosisen
Soms wordt de totale dosis in stukjes gegeven → toxiciteit vermijden
Blootstelling: contact dat de mogelijkheid biedt om een bepaalde dosis op te nemen
- Het zit dan nog niet per se in het bloed
Hazard: aanwezigheid van potentieel gevaarlijke stoffen
- Dus de stof is nog niet opgenomen
Risico: kans op schade nadat de stof is opgenomen
4
ZSO 0: Introductiecollege
Paracelcus (1493-1541): een Zwitserse arts die de grondlegger is van de moderne toxicologie
- ‘Alles is toxisch’ → een stof kan heel belangrijk zijn maar de dosis maakt het toxisch
o De dosis bepaald of het een nuttig effect hebben
Mijnwerkersziekte: een longziekte
- Mijnpartikels komen in de longen terecht en veroorzaken zo een ontstekingsreactie
o Ook microben komen in de longen terecht
- Kan carcinogeen effect hebben
Percival Pott → scrotumkanker schoorsteenvegers
- Teelbalkankers kwamen vaak voor bij schoorsteenvegers in londen
- Factoren onderzocht om te kijken wie er meer kans had, waarom dat zo was
PCBs – dioxine
- Zit in vele producten en komt vrij wanneer ze verbrand worden
- In veevoeder en zo ook bij de mens
- Sterk effect op de ontwikkeling
DES
Thalidomide: middel tegen ochtenmisselijkheid bij zwangere vrouwen en moeilijk inslapen
- Tintelingen tot gevoelloosheid in de ledematen van mensen die het nemen
- Verstoord de ontwikkeling van de foetus → sterven vaak binnen het jaar na de geboorte
o Verstoorde ontwikkeling van de ledematen
PFAS: per- en polyfluoralkylstoffen → grote klasse van duizenden synthetische chemicaliën
- Bevatten koolstof-fluorbindingen → een van de sterkste chemische bindingen
- Gebruikt om vele materialen water- of vuilafstotend te maken
- Zijn heel persistent → blijven lang in de omgeving zitten
- Krijgt ze niet meer weg en komen in het drinkwater terecht
Partikel toxiciteit: microplastiek en nanoplastiek in de natuur
- Worden opgenomen in ons lichaam en stapelen zich op
1
,ZSO 1: Omgevingstoxicologie en omgevingsfactoren
Omgevingstoxicologie
Indicatoren voor humane gezondheid:
- Levensverwachting
- Kindersterfte
Verschillend in ontwikkelende en ontwikkelingslanden
Opduiken van ziektes door:
- Emerging ziektes: ziektes die binnen een bepaalde populatie plots gaat opduiken
- Re-emerging ziektes: ziektes die in het verleden problematisch waren, dan niet meer zo
problematisch maar plots terug problematisch worden
- Overbevolking en verstedelijking: veel mensen op een kleine plaats
- Mobiliteit: ziektes verspreiden via transport, reizen
- Populatie-gebonden: in bepaald populaties komen sommige ziektes meer voor
- Intensifiëring van de landbouw en industrie: vervuiling van het milieu
Mogelijke gezondheidsrisico:
- Fysieke gevaren: UV straling, …
- Chemische gevaren: pesticiden, …
o Vb. pesticiden → mentale achterstand bij kinderen
- Biologische gevaren: malaria-mug, giftige planten, …
- Culturele gevaren: roken, alcohol, drugs, …
Koppeling tussen milieuvervuiling en humane gezondheid is niet makkelijk!
- Route die een stof aflegt:
o Vervuiling van verschillende zaken
▪ Water, lucht, bodem, voedsel
o De mens komt met meerdere vormen van vervuiling in contact
o Niet makkelijk om te bepalen welke stof voor welke gezondheidsgevolg zorgt
- Niveau van de vervuiling:
o Vervuiling van een ecosysteem vs. Vervuiling op individueel niveau
o Op hoger niveau: doorgegeven door het hele ecosysteem en dus meerdere
organismen betrokken
- Karakteristieken van de stof:
o Persistentie: de stabiliteit van de chemische stof in de omgeving
▪ Abiotische afbraak: door niet-levende dingen
• Fotolyse: licht zorgt voor het breken van chemische bindingen
o Capaciteit om licht te absorberen is hier bepalend
• Hydrolyse: water zorgt voor het breken van chemische bindingen
▪ Biotische afbraak: door micro-organismen (levende dingen)
• Afbraak van organische en anorganische stoffen door ze als
elektronendonor, -acceptor of als voedingsbron te gebruiken
• Enzym-gemediëerd → volledig tot water, CO2 en basismoleculen
afgebroken
▪ Eliminatie:
• Sorptie: de stof gaat zich vasthouden op de bodem
• Evapotranspiratie: stof gaat verdampen maar komt dan in de
lucht terecht → herverdeling van de toxische stoffen
o Accumulatie: de opstapeling van een stof in het lichaam (abiotische en biotische
stoffen)
▪ Metalen: opgenomen via ionenkanalen
2
, ▪ Vetten: diffunderen door het membraan
▪ Biobeschikbaarheid: hoe makkelijk je de stof kan opnemen uit de
omgeving
▪ Lipofiliteit: hoe meer lipofiel, hoe makkelijker het wordt opgenomen
• Toxische stof wordt in vetten opgeslagen, pas bij het
metabolisme van de vetten komen ze vrij en gaan ze een toxisch
effect hebben
▪ Biomagnificatie: de concentratie van een stof gaat per niveau van de
voedselketen toenemen
o Toxiciteit
▪ Acuut: vrijwel onmiddellijk een effect van de stof ondervinden
• Door een grote blootstelling op korte termijn
• LD50 is een maat voor de toxiciteit
▪ Chronisch: op lange termijn gaan er zich gezondheidsproblemen
ontwikkelen
• Door een kleine blootstelling op lange termijn
• Alle stoffen zijn acuut toxische op hoog genoege dosis, maar niet
alle stoffen zijn chronisch toxisch
▪ Toxicologische begrippen
Acute toxiciteit:
- Cholinesterase inhibitie: door organofosfaten en carbamaat pesticide
- Narcose: de stof stapelt op in de celmembranen en zorgt dat de normale functie van de
membranen niet kan worden uitgevoerd
o Verminderde activiteit, verminderde reactie voor externe stimuli, verhoogde
pigmentatie
- Osmoregulatoire verstoring: sommige metalen hebben een hoge affiniteit voor
ionentransporters → ionconcentraties uit balans
- Fysieke effecten: door olielekken in de zee → groot effect op vogels
o Hypothermia (onderkoeling) en olie toxicose
Chronische toxiciteit van metalen:
- Zorgen voor de productie van reactieve zuurstof species (ROS)
- Grote affiniteit voor sulfur wat belangrijk is in proteïne structuren → proteïne structuur
en functie aangetast
- Vervangen essentiële metalen in co-enzymen en maken ze zo niet functioneel
Risicoanalyse:
1) Identificeren van het risico
o Zorgt blootstelling aan een stof voor een verhoogde kans op
gezondheidsproblemen
o De emissie en het voorkomen van de stof in de omgeving
o Gedrag van de chemische component in de verschillende milieucomponten
o Toxiciteit van de chemische stof
2) Dose-respons assessment
o De relatie tussen de hoeveelheid blootstelling en de gezondheidsproblemen
3) Blootstelling assessment
o Hoe veel, hoe vaak, hoe lang is er blootstelling
4) Risico karakteristiek
o Wat is de kans dat een individue of populatie gezondheidsproblemen
ondervinden
o Gebruikt punt 2 en 3
Met het risicoanalyse wordt een risicobeleid gemaakt
- Politiek, sociaal, economische en ethische aspecten worden overwogen
3
, - Overheid kan normen voor bepaalde stoffen opstellen
Terminologie
Toxicologie: studie van de effecten van chemische stoffen of fysische agentia op levende
organismen
- De oudste wetenschappelijke discipline
- 92% van vergiftigingen gebeuren thuis
- Wat voor één soort niet giftig is, kan voor een andere soort wel giftig zijn
- Bekeken op moleculair, cellulair, weefsel en orgaan niveau en op niveau van het individu
Toxines: hebben een biologische oorsprong
- Fytotoxines: door de planten geproduceerd
- Zootoxines: door dieren geproduceerd
- Bacteriotoxines: door bacteriën geproduceerd
o Vb. tetanus
Toxische stof: specifieke, giftige, chemische stof
- Gaan voor een onmiddellijke toxiciteit zorgen
- Kunnen chemisch (cyanide), biologisch (slangenvergif) of fysisch (straling) zijn
Organische toxische stoffen: stoffen die afkomstig van levende organismen
- Kunnen door de mens nagemaakt worden
- Hebben koolstof
Inorganische toxische stoffen: specifieke chemicalën die niet van levende organismen
afkomstig zijn
- Vb. mineralen
- Vaak kleine moleculen
Systemische toxische stoffen: toxische stoffen die het hele lichaam of meerdere organen
beïnvloeden
- Vb. cyanide
Orgaan toxische stoffen: toxische stoffen die op een specifiek orgaan gaan werken
- Vb. benzeen
Xenobioticum: een vreemd voorwerp of stof voor het organisme
Toxiciteit: het ongunstig effect dat een chemische stof kan produceren
- Het agens:
o Productie belangrijk: wat is de bron van vervuiling
o Omgevingsfactoren: hoe gebeurt de transfer en transformatie van de toxische
stof
- Het doelorganisme
Dosis: de hoeveelheid chemische stof die het organisme binnenkomt
- Dosering: de hoeveelheid stof per gewichtseenheid van het organisme
- Blootstellingsdosis: de hoeveelheid xenobioticum in de omgeving
- Geabsorbeerde dosis: de hoeveelheid blootstellingsdosis die effectief het lichaam in
gaat
- Gegeven dosis: de hoeveelheid die gegeven wordt
- Totale dosis: de som van alle dosisen
Soms wordt de totale dosis in stukjes gegeven → toxiciteit vermijden
Blootstelling: contact dat de mogelijkheid biedt om een bepaalde dosis op te nemen
- Het zit dan nog niet per se in het bloed
Hazard: aanwezigheid van potentieel gevaarlijke stoffen
- Dus de stof is nog niet opgenomen
Risico: kans op schade nadat de stof is opgenomen
4
