Samenvatting toxicologie

ZSO 1:Omgevingstoxicologie en basisbegrippen

Introductie tot toxicologie

Definitie en bereik

 = studie die bezig is met gifstoffen en schadelijk effect door fysieke fenomenen (geluid,
straling…)
 = studie van detectie, voorkomen, kenmerken, effecten en
regulatie van toxische stoffen
 Gifstof = elke stof dat schadelijk effect heeft na toediening
aan levend organisme
 Toxiciteit is nooit een enkel moleculair evenement
-> cascade start bij toediening verder gaat door verspreiding
en metabolisme en eindigt met interactie cellulaire
macromoleculen
 Gifstoffen kunnen via secretie en herstel tegengehouden
worden
 Vergif is kwantitatief concept:
o schadelijk bij hoge dosis
o geen schadelijk effect bij lage dosis
 Tussen deze limieten is een bereik van mogelijke effecten
-> subtiele chronische toxiciteit tot onmiddellijk dodelijkheid
 Klinische drugs is hier voorbeeld van
-> therapeutische en gunstig op bepaalde dosis, maar niet zonder bijwerkingen en kunnen
dodelijk zijn bij hoge dosis
 Belangrijk bij dosis zijn metalen -> nodig in dieet maar dodelijk bij hoge dosis
-> mogen niet te laag (deficiëntie) en niet te hoog zijn (toxisch)
 Vergif is ook kwalitatief concept:
o schadelijk voor 1 soort of genetische streng
o niet schadelijk voor ander
 Meting van toxiciteit is complex:
o kan acuut of chronische zijn
o veranderd van orgaan, leeftijd, geslacht, genen, dieet, fysiologische conditie en
gezondheidsstatus
 Blootstelling van gifstof aan lichaam:
o Gewild doorslikken
o beroepsmatige blootstelling
o omgevingsblootstelling
o perongeluk of expres vergiftiging
 Toxiciteit kan veranderen naarmate opname gebeurd is
 Via injectie kan ook variëren:
o Intravenous (IV)
o Intraperitonela (IP)
o Intramuscular (IM)

, o Subcutaneous (SC)
 Xenobiotica = vreemde stof opgenomen in lichaam
-> kunnen toxische of nuttige effect hebben
 Verschillende namen voor toxinen:




 Toxische agent = alles dat een ongunstig biologische effect kan produceren
-> kan chemische of biologische vorm hebben
-> ziektes als resultaat door organismen in lichaam zijn geen agenten (bv. Virussen)
 Als binnenvallende organisme stoffen secreert (biologische toxinen)
-> organisme is dan toxisch organisme
 Toxische stof = materiaal met toxische kenmerken
-> kunnen organisch of anorganisch zijn




 Systemisch toxicant = dat effect heeft op heel lichaam of veel verschillende organen
 Orgaan toxicant = dat enkel effect heeft op bepaald type weefsel of 1 orgaan
-> target weefsel of target orgaan
 2 grote groepen van cellen die kunnen beïnvloed worden door toxicanten:
o Kiemcellen:
 Reproductiesysteem
 Vormen nieuw organisme
 Toxiciteit effect op ontwikkeling foetus
o Somatische cellen:
 Alle cellen buiten kiemcellen
 Verscheidenheid aan toxische effecten op individu



A. Integratieve benaderingen:
1. Bio-informatica
2. Systeembiologie

,B. Modi van toxische acties:
-> op level van orgaan, cel en moleculaire functie
-> opname, verspreiding, metabolisme, manier van actie en excretie
1. Biochemische en moleculaire toxicologie:
 Bekijken gebeurtenissen op biochemische en moleculair level
 Bevatten:
 Enzymen die xenobiotica metaboliseren
 Generatie reactieve intermediatoren
 Interactie xenobiotica of hun metabolieten met macromoleculen
 Genexpressie in metabolisme en manieren van actie
 Signaalpathway in toxische acties
2. Gedragstoxicologie:
 Effecten van gifstoffen op dierlijk en menselijk gedrag
-> expressie zenuwfunctie
 Bevat:
 PZS en CZS
 Effecten gemediëerd door orgaanystemen
-> endocriene klieren
3. Voedingstoxicologie:
 Effecten van dieet op expressie van toxiciteit en mechanismen van effecten
4. Carcinogenese:
 Chemische, biochemische en moleculaire evenementen dat leiden tot gorte
hoeveelheden effecten op celgroei
-> kanker
5. Teratogenese:
 Chemische, biochemische en moleculaire evenementen dat leiden tot
schadelijk effect op ontwikkeling
6. Mutagenese:
 Toxische effecten op genetische materiaal en overerving van deze effecten
7. Orgaantoxiciteit:
 Effecten op level van orgaanfunctie
C. Meten van gifstoffen en toxiciteit:
-> behandelen van analytische chemie, bioassays en toegepaste wiskunde
1. Analytische toxicologie:
 Identificatie en assay van gifstoffen en hun metabolieten en biologische en
omgevingsmateriaal
2. Genomica:
 Hele genoom
3. Proteomie:
 Proteïne complement van organismen
-> hele complement = proteome
4. Metabolomie:
 Profiel van kleien moleculen geproduceerd door metabolische processen
5. Toxiciteit testen:
 Gebruikmaken van levende systemen om toxiciteit te testen

, 6. Toxicologie pathologie:
 Effecten van gifstoffen door veranderingen in subcellulair, cellulair, weefsel
en orgaanmorfologie
7. Structuuractiviteit:
 Relatie tussen chemische en fysieke kenmerken van chemicaliën en toxiciteit
8. Biowiskunde en statistiek
9. Epidemiologie:
 Relatie tussen chemische blootstelling en menselijke ziekte in populatie
D. Toegepaste toxicologie:
-> verschillende aspecten van toxicologie
1. Klinische toxicologie:
 Diagnose en behandeling van menselijk vergif
2. Dieren toxicologie:
 Diagnose en behandeling van vergif in dieren
3. Forensische toxicologie:
 Detectie van vergif in klinische en andere samples
4. Omgevingstoxicologie:
 Beweging van gifstoffen en metabolieten en degradatie producten in
omgeving en in voedselketens
5. Industrie toxicologie
E. Chemische gebruikklassen:
-> ontwikkeling van nieuwe chemische voor commercieel gebruik en schadelijk voor
organismen
1. Agricultural chemicaliën:
2. Klinische drugs
3. Drugs voor misbruik
4. Voedseladditieven
5. Industriechemicaliën
6. Natuurlijk voorkomende stoffe,
7. Verbrandingsproduceten
F. Regulator toxicologie:
-> formulatie van de wet
1. Legale aspecten
2. Risicobeoordeling
Dosisrespons relatie

 Threshold dose = Voor vele chemicaliën is er een dosis
waaronder er geen effect of reactie is
-> no observed effect level (NOEL)
-> veilige waarde van opname bepalen
Dosis

 = hoeveelheid van een stof in 1 keer wordt toegediend
 Andere parameters ook nodig om xenobiotica te karakteriseren
-> aantal dosissen, frequentie en totale periode ven behandeling
 Verschillende typen dosissen:

,  Fractioneren zorgt dat totale dosis minder toxisch is
-> lichaam kan effecten van elke subtoxische dosis herstellen bij genoeg tijd
Dosisrespons

 Kennis van dosisrespons relatie:
o Bevestigt causaliteit dat chemische stof de geobserveerde effecten heeft
geïnduceerd
o Bevestigt laagste dosis waar een geïnduceerd effect gebeurt -> threshold effect
o Bepaald snelheid waarbij schade opbouwt -> helling van dosisrespons




 In populatie: grotendeels van respons is bij iedereen hetzelfde
-> verscheidenheid aan reacties kunnen herkent worden
-> sommige individuele meer resistent of meer vatbaar voor bepaalde stoffen
 Dosisrespons gemiddeld als +-1 S.D. (standard deeviation)
-> bevat 68% van individuele reacties
 +-2 S.D.
-> bevat 95%




 Meeste dosisrespons als sigmoïdale curve
-> kleine dosis geen effect tot threshold
 Threshold = punt waar lichaam mogelijkheid om te ontgiftigen van xenobiotica of herstel van
toxische schade overschreden is

,  Kennis van vorm en helling van curve is belangrijk
-> verschillende kenmerken bij verschillende toxicanten
-> verschillene threshold en helling
Dosisschattingen van toxische effecten

 LD50 = dodelijke dosis, dosis nodig om 50% van populatie te doden
 LD0 = dosis waar niemand van zou sterven
-> juist onder threshold
 LD10 = dodelijke dosis, dosis nodig om 10% van populatie te doden




 LC50 = dodelijke concentratie, concentratie van gas waarbij 50% zou sterven
-> voor inademen
-> LC0 en LC10 ook gebruikt
 Effectieve dosis (ED) = gebruikt om effectiviteit van stof aan te geven
-> normaal voor gunstig effect (verlossen van pijn)
-> ook gebruikt voor schadelijk effect (verdoving)




 Toxische dosissen (TDs) = aangeven dosissen dat toxische effecten hebben