TOXICOLOGISCHE WERKING
EXPOSITIEFASE
SOORT INTOXICATIE AFHANKELIJK VAN CONCENTRATIE
1) Acute intoxicatie
= eenmalige blootstelling in korte tijd
Bv: heroïne overdosis
2) Subacute intoxicatie
= herhaalde inname (chronische blootstelling) van niet-toxische dosis
Concentratietoename over de tijd geeft toxisch effect
Irreversibele effecten door herhaalde inname
Bv: aspirine + salicylaten in groenten
3) Chronische intoxicatie
= langdurige blootstelling (maanden – jaren)
Bv: lood intoxicatie door loden waterpijpen
Bv: cadmium intoxicatie door rubberverbranding
4) Laattijdige effecten
- Belangrijkste intoxicaties
- Oorzaak en gevolgen moeilijk te achterhalen
- Immunologische, carcinogene, neurologische gevolgen
Bv: dioxine intoxicatie door toevoeging aan veevoeder -> via vleesconsumptie in mens
Bv: opzettelijke dioxine vergiftiging
Bv: PFOS in afvalwater van fabriek sijpelt in bodemwater => in moestuinen van omwonenden
=> inname via groenten => accumulatie in spier- en vetweefsel => endocriene en
immunologische verstoring + carcinogeen
DETERMINANTEN IN DE EXPOSITIE
1) Toedieningsvorm
- Opgeloste vorm is beschikbaar voor resorptie
- Wijze van inname (oraal, rectaal, parenteraal) bepaald opname en verdeling over lichaam
2) Farmaceutische en biologische beschikbaarheid
Rangschikking farmaceutische vormen voor orale
toediening tov snelheid vrijzetting actief deel
EN snelheid van vrijzetten bepaald bloedconcentratie actieve stof ifv tijd
- A: te snelle vrijzetting => toxisch
- C: te trage vrijzetting => geen werking
1
, 3) Externe factoren
- Voedsel inname
Drug langer in maag => afbraak zuurgevoelige medicatie => resorptie minder
Tragere resorptie, maar zelfde totale hoeveelheid => max plasmaspiegel lager
- Deeltjesgrootte
- Lipofiele stoffen via huid opgenomen hangt af van:
- Olie/water of water/olie
- Vochtigheidsgraad
- Omgevingstemperatuur
TOXICO-KINETISCHE FASE (ADME)
OPNAME MANIEREN
PASSIEVE DIFFUSIE
3 voorwaarden:
1) Concentratiegradiënt over het membraan
Diffusiewet van Fick:
- dX/dt = hoeveelheid diffunderend product/ tijdseenheid (= Vdiff)
- k = diffusieconstante
- P = verdelingscoëfficiënt
- O = oppervlakte diffusiemembraan
- d = dikte diffusiemembraan
- (X1-X2) = concentratiegradiënt
- X1 = uitwendige concentratie
- X2 = inwendige concentratie
- k’ = permeabiliteitsconstante
DUS: Vdiff ~ concentratieverschil aan beide zijden van de CM
EN: Xu >> Xi=> Vdiff vooral bepaald door uitwendige concentratie
2) Vet oplosbaar xenobioticum
- In vivo: diffusie van waterig milieu (bloed) naar waterig milieu (cytoplasma) gescheiden door
lipofiele membraan
- Passage stof (S): afh v evenwicht hydrofiele en lipofiele groepen binnen S
P = lipoid/water verdelingscoëfficiënt
Hoge of lage P => weinig resorptie > geraken niet door membraan
Beste: middelmatig hydrofiele moleculen
Bv: alcoholen en barbituraten
Barbital (lage P) => trage maar lange werkingsduur
Secobarbital (hoge P) => snelle maar korte werkingsduur
3) Niet-geïoniseerde substantie
= passieve diffusie: enkel niet geïoniseerde vormen
1) pH uitwendig milieu is belangrijk voor zuren en basen
2) veel medicatie is een ZZ of ZB
2
, pH maag = 1
Henderson-Hasselbach: pH darmen = 6.3
Zuren Basen
pKa = pH + log [niet geioniseerd zuur]/ [geioniseerd zuur] pKb = pH + log [geioniseerd zuur]/ [niet geioniseerd zuur]
Bv diazepam (pKa = 3) Bv aspirine (pKa = 3,5)
Maag: pH < pKa => ionen => geen opname Maag: pH < pKa => geen ionen => opname
Darmen: pH > pKa => geen ionen => opname Darmen: pH > pKa => ionen => geen opname
FILTRATIE VIA PORIËN
= passage kleine, polaire en H2O opl xenobiotica
- concentratiegradiënt
passief transport: geen E nodig
MW: 100 – 400 Da
Bv ethanol, glycerol, ureum
Ionen: ook elektrisch gradient
- Membraan-toxicologie
= studie over hoe zware metalen zich gedragen in het lichaam
= nagaan hoe zware metalen interageren met poriën en zo toxisch zijn
Neurologische aandoeningen door intoxicatie
ACTIEF TRANSPORT
- Gebruik van membraan carrier en metabole E
- Geïnhibeerd door metabole vergiften
- Hoge conc substraat => verzadiging carriers (Vmax) => tragere transportsnelheid
- #moleculen/TE afh v capaciteit van transportsysteem
#bindingsplaatsen
Turnover per bindingsplaats (= Kd van farmacon-carrier complex)
= hoe gemakkelijk ligand bindt of loskomt
- Selectiviteit van transportsysteem
Competitie tussen stoffen <-> passieve diffusie
Bv: Na/K pomp in het hart
- Na en K ionen over membraan pompen tegen gradiënt in
- Oubaïne (hartglycoside): inhibitie => hartfalen
GEFACILITEERDE DIFFUSIE
3 voorwaarden :
1) Specifieke membraan-carrier bv: GLUT voor glucose transport
2) Concentratie-gradient over de membraan bv: Veel EC glucose en weinig IC
3) Verzadiging bij hoge substraat concentraties
3
, FAGO/PINOCYTOSE
= transport onoplosbare substantie (vast deeltje, fago) of vloeistof (vloeibaar deeltje, pino)
Bv: asbest als bouwmateriaal in daken
- Carcinogeen
- In vaste vorm geen gevaar
- Verbranden => vrij in de lucht => opname via fagocytose => chronische inflammatie => DNA schade
OPNAME WEGEN
OPNAME VIA ORALE WEG
- Voeding
- Overdosering geneesmiddelen
- Accidentele inname chemicaliën
Bv: bestrijdingsmiddelen landbouw of reinigingsproducten
Bv: reinigingsproducten in de buurt van kinderen
- Opname
- Over volledige maag-darm-stelsel
- Via mond en tongslijmvliezen
- Verschillen in effectieve oppervlakte en pH van oplossingen
- Voorbeelden:
- Barbituraten (zwakke zuren)
Geen opname in mond (pH hoog => ionen)
Opname in maag en darm (pH laag => geen ionen)
- Neutrale producten
Opname maag en darm
Opname afh van vetoplosbaarheid ipv pH
OPNAME VIA HUID
- Constante blootstelling aan xenobiotica
- Grote A voor resorptie
- Weinig toegankelijk owv samenstelling
= passage door meerdere lagen <-> long/ GI stelsel: 1 barrière
1) Epidermis/ hoornlaag/ stratum corneum
2) Dermis/ cutis
3) Hypodermis/ subcutis
- Polaire stoffen enkel bij gehydrateerde hoornlaag
= passieve diffusie
- Lipofiele stoffen via lipide matrix CM
= passieve diffusie (MG < 1000)
- Passage dermis -> interstitieel transport -> bloedvaten en lymfe
Bepalende factoren
1) Molecuulgrootte
2) Lipofiele karakter stof
3) Plaatselijke omstandigheden: huidtype en beharing, vochtigheid en T, zweetsecretie, transport via
haarfollikels en talgklieren, type emulsie
4
EXPOSITIEFASE
SOORT INTOXICATIE AFHANKELIJK VAN CONCENTRATIE
1) Acute intoxicatie
= eenmalige blootstelling in korte tijd
Bv: heroïne overdosis
2) Subacute intoxicatie
= herhaalde inname (chronische blootstelling) van niet-toxische dosis
Concentratietoename over de tijd geeft toxisch effect
Irreversibele effecten door herhaalde inname
Bv: aspirine + salicylaten in groenten
3) Chronische intoxicatie
= langdurige blootstelling (maanden – jaren)
Bv: lood intoxicatie door loden waterpijpen
Bv: cadmium intoxicatie door rubberverbranding
4) Laattijdige effecten
- Belangrijkste intoxicaties
- Oorzaak en gevolgen moeilijk te achterhalen
- Immunologische, carcinogene, neurologische gevolgen
Bv: dioxine intoxicatie door toevoeging aan veevoeder -> via vleesconsumptie in mens
Bv: opzettelijke dioxine vergiftiging
Bv: PFOS in afvalwater van fabriek sijpelt in bodemwater => in moestuinen van omwonenden
=> inname via groenten => accumulatie in spier- en vetweefsel => endocriene en
immunologische verstoring + carcinogeen
DETERMINANTEN IN DE EXPOSITIE
1) Toedieningsvorm
- Opgeloste vorm is beschikbaar voor resorptie
- Wijze van inname (oraal, rectaal, parenteraal) bepaald opname en verdeling over lichaam
2) Farmaceutische en biologische beschikbaarheid
Rangschikking farmaceutische vormen voor orale
toediening tov snelheid vrijzetting actief deel
EN snelheid van vrijzetten bepaald bloedconcentratie actieve stof ifv tijd
- A: te snelle vrijzetting => toxisch
- C: te trage vrijzetting => geen werking
1
, 3) Externe factoren
- Voedsel inname
Drug langer in maag => afbraak zuurgevoelige medicatie => resorptie minder
Tragere resorptie, maar zelfde totale hoeveelheid => max plasmaspiegel lager
- Deeltjesgrootte
- Lipofiele stoffen via huid opgenomen hangt af van:
- Olie/water of water/olie
- Vochtigheidsgraad
- Omgevingstemperatuur
TOXICO-KINETISCHE FASE (ADME)
OPNAME MANIEREN
PASSIEVE DIFFUSIE
3 voorwaarden:
1) Concentratiegradiënt over het membraan
Diffusiewet van Fick:
- dX/dt = hoeveelheid diffunderend product/ tijdseenheid (= Vdiff)
- k = diffusieconstante
- P = verdelingscoëfficiënt
- O = oppervlakte diffusiemembraan
- d = dikte diffusiemembraan
- (X1-X2) = concentratiegradiënt
- X1 = uitwendige concentratie
- X2 = inwendige concentratie
- k’ = permeabiliteitsconstante
DUS: Vdiff ~ concentratieverschil aan beide zijden van de CM
EN: Xu >> Xi=> Vdiff vooral bepaald door uitwendige concentratie
2) Vet oplosbaar xenobioticum
- In vivo: diffusie van waterig milieu (bloed) naar waterig milieu (cytoplasma) gescheiden door
lipofiele membraan
- Passage stof (S): afh v evenwicht hydrofiele en lipofiele groepen binnen S
P = lipoid/water verdelingscoëfficiënt
Hoge of lage P => weinig resorptie > geraken niet door membraan
Beste: middelmatig hydrofiele moleculen
Bv: alcoholen en barbituraten
Barbital (lage P) => trage maar lange werkingsduur
Secobarbital (hoge P) => snelle maar korte werkingsduur
3) Niet-geïoniseerde substantie
= passieve diffusie: enkel niet geïoniseerde vormen
1) pH uitwendig milieu is belangrijk voor zuren en basen
2) veel medicatie is een ZZ of ZB
2
, pH maag = 1
Henderson-Hasselbach: pH darmen = 6.3
Zuren Basen
pKa = pH + log [niet geioniseerd zuur]/ [geioniseerd zuur] pKb = pH + log [geioniseerd zuur]/ [niet geioniseerd zuur]
Bv diazepam (pKa = 3) Bv aspirine (pKa = 3,5)
Maag: pH < pKa => ionen => geen opname Maag: pH < pKa => geen ionen => opname
Darmen: pH > pKa => geen ionen => opname Darmen: pH > pKa => ionen => geen opname
FILTRATIE VIA PORIËN
= passage kleine, polaire en H2O opl xenobiotica
- concentratiegradiënt
passief transport: geen E nodig
MW: 100 – 400 Da
Bv ethanol, glycerol, ureum
Ionen: ook elektrisch gradient
- Membraan-toxicologie
= studie over hoe zware metalen zich gedragen in het lichaam
= nagaan hoe zware metalen interageren met poriën en zo toxisch zijn
Neurologische aandoeningen door intoxicatie
ACTIEF TRANSPORT
- Gebruik van membraan carrier en metabole E
- Geïnhibeerd door metabole vergiften
- Hoge conc substraat => verzadiging carriers (Vmax) => tragere transportsnelheid
- #moleculen/TE afh v capaciteit van transportsysteem
#bindingsplaatsen
Turnover per bindingsplaats (= Kd van farmacon-carrier complex)
= hoe gemakkelijk ligand bindt of loskomt
- Selectiviteit van transportsysteem
Competitie tussen stoffen <-> passieve diffusie
Bv: Na/K pomp in het hart
- Na en K ionen over membraan pompen tegen gradiënt in
- Oubaïne (hartglycoside): inhibitie => hartfalen
GEFACILITEERDE DIFFUSIE
3 voorwaarden :
1) Specifieke membraan-carrier bv: GLUT voor glucose transport
2) Concentratie-gradient over de membraan bv: Veel EC glucose en weinig IC
3) Verzadiging bij hoge substraat concentraties
3
, FAGO/PINOCYTOSE
= transport onoplosbare substantie (vast deeltje, fago) of vloeistof (vloeibaar deeltje, pino)
Bv: asbest als bouwmateriaal in daken
- Carcinogeen
- In vaste vorm geen gevaar
- Verbranden => vrij in de lucht => opname via fagocytose => chronische inflammatie => DNA schade
OPNAME WEGEN
OPNAME VIA ORALE WEG
- Voeding
- Overdosering geneesmiddelen
- Accidentele inname chemicaliën
Bv: bestrijdingsmiddelen landbouw of reinigingsproducten
Bv: reinigingsproducten in de buurt van kinderen
- Opname
- Over volledige maag-darm-stelsel
- Via mond en tongslijmvliezen
- Verschillen in effectieve oppervlakte en pH van oplossingen
- Voorbeelden:
- Barbituraten (zwakke zuren)
Geen opname in mond (pH hoog => ionen)
Opname in maag en darm (pH laag => geen ionen)
- Neutrale producten
Opname maag en darm
Opname afh van vetoplosbaarheid ipv pH
OPNAME VIA HUID
- Constante blootstelling aan xenobiotica
- Grote A voor resorptie
- Weinig toegankelijk owv samenstelling
= passage door meerdere lagen <-> long/ GI stelsel: 1 barrière
1) Epidermis/ hoornlaag/ stratum corneum
2) Dermis/ cutis
3) Hypodermis/ subcutis
- Polaire stoffen enkel bij gehydrateerde hoornlaag
= passieve diffusie
- Lipofiele stoffen via lipide matrix CM
= passieve diffusie (MG < 1000)
- Passage dermis -> interstitieel transport -> bloedvaten en lymfe
Bepalende factoren
1) Molecuulgrootte
2) Lipofiele karakter stof
3) Plaatselijke omstandigheden: huidtype en beharing, vochtigheid en T, zweetsecretie, transport via
haarfollikels en talgklieren, type emulsie
4
