Toxicologie • studie van de interactie van potentieel schadelijke stoffen op levende
organismen
Humane toxicologie • onderzoek naar de relatie tussen dosis en werking van schadelijke stoffen bij
de mens
• Analytische toxicologie & TDM
• Stove Christophe einddoel: risico op blootstelling beperken à grenswaarden specifiek voor elke stof
Toxicologie:
•
Algemene Toxicologie
Humane toxicologie: toxidroom = klinisch, arbeids-, voedings-, (milieu)toxicologie.
• Analytische toxicologie: welke conc is verantwoordelijk voor een effect bij een bepaald percentage van de
populatie. De conc kan uitgedrukt worden in verschillende eenheden. Niets gaat boven een ontegensprekelijke
identificatie van een chemische stof in voldoende conc aanwezig.
• TDM = therapeutic drug monitoring
Ä Geneesmiddeldosering optimaliseren en een effectieve concentratie bekomen zonder toxiciteit à vooral
als (1) er geen goed verband is tussen dosering en concentratie, (2) het niet goed meetbaar is en/of (3) er
nauw therapeutisch toxisch interval is.
Ä Interval bekijken, kijken welke concentraties gewenst zijn. Boven het interval kunnen we schadelijke
effecten, bijwerkingen of adverse events.
Ä We kunnen subtherapeutische concentraties hebben. Antivirale, antitumoraal,.. zijn voorbeelden. Te lage
concentraties zorgen voor een zekere blootstelling (een virus aan een middel, een bacterie, tumorcel aan
een middel,…), maar een te lage blootstelling zorgt ervoor dat de cellen van interesse niet afgedood worden
en blijven overleven. Zo gaan ze resistentie ontwikkelen.
Ä Neemt de patiënt zijn geneesmiddel wel? Bv patiënten die resistent zijn aan genm tegen antihypertensiva
(hoge bloeddruk). Wanneer ze gemonitord worden, zien ze dat veel patiënten hun genm substantieel deel
niet nemen. Die patiënten nemen het gewoonweg niet. à compliance monitoring met betrekking tot het
nemen van de medicatie: immunosuppressiva, antibiotica, anti-epileptica, oncologie, antihypertensiva
• Forensische toepassing = verklaring van overlijden van iemand adhv urine of bloedconc. Het kan ook gebruikt
worden om het gedrag van iemand te verklaren bv door alcohol.
• Paracelsus: water, zout zijn potentieel giftige constanties à the dose makes the poison
Ä Elke substantie kan toxisch zijn. De analyse moet kunnen plaatsvinden in verschillende matrices waardoor
een gestandaardiseerde benadering nodig is.
Ä Sanda dia: grote hoeveelheid zout ingenomen à teveel Na en Cl ionen (tegenovergestelde van teveel
water = verdunning)
• Mathieu orfila: Marie Lafarge vergiftigde haar zogezegd welgestelde man met arsenicum.
Ä De man ging naar parijs en at een cake die de vrouw opstuurde samen met brieven en foto’s. De man werd
zeer ziek waardoor hij diende naar huis te komen.
Marie ontfermde haar over man. Hij werd zieker en zieker en er werd opgemerkt dat ze een wit poeder in
zijn tas deed.
Ä Ze bestelde arsenicum zogezegd tegen rattenvergif. De man overleed en er werd een onderzoek op de
maaginhoud en de tas uitgevoerd.
Ä Mathieu kon een arsenicum test (March test) uitvoeren: eerst negatief resultaat in maaginhoud, maar een
positief resultaat in tas waaruit gedronken werd. De betere test werd niet goed uitgevoerd. Mathieu voerde
hem opnieuw goed uit en de test in de maaginhoud was positief. à vader van moderne gerechtelijke
toxicologie à toxicologisch bewijsmateriaal was doorslaggevend.
1
, Toxicologisch relevante matrices
BLOED
• Bloed – plasma – serum
• Meest relevante matrix
• Bewijs
• Hoofdcomponenten + metabolieten
• Belang afnameplaats
• KlinToxicologie – PM Toxicologie
• PM redistributie / de novo vorming / afbraak
• Microsampling - DBS
• We hebben een directe link tussen de concentratie van een geneesmiddel in het bloed en de uitgelokte
farmacologische effecten.
• Onomstootbaar bewijs à nadeel: getraind personeel à oplossing: vingerprik
Stove Christophe
Algemene Toxicologie
• We gebruiken vooral plasma en serum, verschil?
Ä Wanneer we in serum het bloed laten staan en doen stollen, zullen de stollingsfactoren verdwijnen.
Ä Om plasma te genereren moet er anti-coagulentia worden toegevoegd. Voorbeelden zijn heparine,
natriumfluoride en EDTA.
• Ante mortem interpretatie is eenduidig
• Post portem interpretatie: bloed is gelyseerd, analyse in volbloed
1) Post mortem redistributie à geneesmiddelspiegel stijgt
2) Infestatie van bacteriën en schimmels à omzetting tot metabolieten
3) Cellyse + vrijstelling enzymen à omzetting en afbraak
4) De novo componenten kunnen voorkomen à in vivo (lijk in ontbinding) en in vitro (slechte bewaring)
• De metabolieten kunnen verantwoordelijk zijn voor de toxische effecten eerder dan dat de hoofdcomponenten
daarvoor zorgen.
Ä We kunnen ook door de verhouding te bekijken de inname weten. Iemand die een leugendetector moest
uitvoeren en kreeg toegang tot geneesmiddelen. Hij had stiekem diazepam ingenomen en werd te wazig
om de test af te leggen.
Ä In het verslag: inname van meerdere pillen + recent ingenomen
Ä Er was veel diazepam te zien in het bloed, weinig nordazepam (metaboliet) waaruit we afleiden dat het
recent ingenomen werd. Het lichaam had nog niet de tijd om de diazepam te metaboliseren.
Ä Omgekeerd ook wanneer we enkel bloed hebben en we zien veel afbraakproduct en bijna geen
hoofdcomponent meer, kunnen we afleiden dat de inname verder in de tijd was.
• We maken de geneesmiddelen naar metabolieten polairder. Zo kunnen we ze gemakkelijker excreteren.
• We nemen een perifere afname thv het sleutelblad (subclaviaal) of thv de lies (femoraal). Zo is er minder sprake
van een post portem redistributie omwille van het feit dat ze uit de darmen heropgenomen kunnen worden. We
krijgen een minder vals verhoogde concentratie. Anders zouden we vals kunnen beschuldigen van intoxicatie.
• Klinische toxicologie: een opioid overdosis moet snel herkend worden omdat er een antidoot voor bestaat:
Naloxone
Post mortem redistributie
• Chlorokine (antimalariamiddel) in een neergestort vliegtuig is een voorbeeld: er waren geen overlevenden en er
werd een finaal post portem toxicologie gedaan. Wat bleek is dat ze een te hoge concentratie hadden.
Chlorokine wordt in belangrijke mate in de weefsels opgeslaan, het heeft een groot distributievolume.
Postmortem wordt het uit de weefsels weer vrijgelaten tot in de bloed-circulatie. Zo lijkt het op een intoxicatie
terwijl dat oorspronkelijk niet was = vals verhoogde conc
Ä Dit kan ook wanneer een staal niet goed bewaard wordt. Bv alcohol wordt gevormd door gisting. Bij het
slecht bewaren van gisten gaan ze alcohol produceren (bv in meren).
• Amfetamine opsporen via antilichaams-ontbindingstesten: de ontbindingsamines = rotingsamines hebben een
grote structuurgelijkenis en zullen door die testen worden herkend. De amfetamine gelijkende structuren testen
positief.
2
,• Ook substanties met een nitro NO2 groep worden gereduceerd waarbij wanneer je naar een aminogroep gaat
kan het zijn dat we ze wel terugvinden. Dus als we zoeken naar het oorspronkelijk geneesmiddel, zullen we het
niet terugvinden. Als we opnieuw zoeken, maar met een aminogroep, zullen we het wel terugvinden.
Microsampling als alternatief dan de klassieke afname van veneus bloed: dried blood spots generen.
Ä + : gemakkelijk, kan zelf thuis, klein bloedvolume nodig (10 uL), niet invasief, minder infecties
Ä - : contaminatie, weinig selectief, correlatie veneus en capillair bloedconc, hematocriet = volume bloed dat
door de RBC ingenomen wordt
DRIED BLOOD SPOTS
• Het veld was vrij lang vrij stil. De newborn screening werd meer door nieuwe apparatuur.
Stove Christophe
Algemene Toxicologie 3
• toxicokinetiek, epidemiologie,
omgevings- en forensische
toxicologie
• sporenelementen,
geneesmiddelen, drugs,
omgevingscontaminanten en
toxines.
Reden van microsampling
Stove Christophe
Algemene Toxicologie 4
• 3R principe bij proefdieren: reduction, refinement en replacement. We gebruiken microsampling op dieren
zodat we er minder nodig hebben voor meerdere studies. Het is ook een verfijndere techniek, waarbij we geen
terminale bloeding zullen krijgen van het dier. We hebben maar kleine volumes nodig.
• Epidomologische studies: grote studie waarbij duizenden mensen worden gemonitord. Dat is moeilijk om van
hun allemaal bloed te laten afnemen. De microsampling is veel beter. Het wordt toegestuurd naar de mensen, ze
kunnen het op hun gemak zelf doen en via de post terug opsturen.
• Omgevingstoxicologie: remote sampling bv we willen de bloedconcentratie weten van iemand die wordt
tegengehouden op de weg. Dat zal veel gemakkelijker gebeuren via microsampling.
• Sporenelementen: kijken of een prothese aan het verslijten is. Als de kobalt conc verhoogt zien we dat de
prothese aan het verslijten is alvorens er toxiciteit aanwezig is. Dat zijn niet mensen die ziek zijn, het is niet nodig
om naar het ziekenhuis te komen, de monitoring kan vanuit thuis.
• Wanneer we herhaaldelijk kijken in een thuissituatie zien we dat bij bepaalde geneesmiddelen de
geneesmiddelenconcentratie zeer stabiel is. Bij een aantal andere lijkt dat zeer sterk te fluctueren. We weten
nog niet waarom. (tijdstip, voeding, comedicatie,..?) Alles kan anders verlopen als de patient een dag later
komt,... à drug monitoring is dus belangrijk. We kunnen indien nodig de dosis dan verlagen, verhogen,…
• We willen weten: Hoe gedraagt het geneesmiddel zich in reële omstandigheden thuis? Als dat altijd heel andere
waarden zijn wekt dat veel vragen op. Het moet correct ingenomen worden, op het juiste tijdstip en de
concentratie moet stabiel blijven. In de realiteit zien we dat dat niet zo is. Zeker omdat op zo een kritisch
moment we de dosis gaan aanpassen, dus we willen het zo juist mogelijk. Via homesampling studies krijgen we
hier meer info over en vergt het niet teveel voor de patiënt.
• Afname via kleine capillair: niet zo gemakkelijk of via een kaartje. Nu zijn er nog veel alternatieven
3
, • Kijken naar een directe alcoholmerker: fosfatidylethanol
https://youtu.be/-xjZUZRQBCQ
• Alcohol blijft maar kort aantoonbaar, alternatief is via een merker bv PEth. Die wordt gevormd uit de reactie
fosfotidylcholine dat in de membraan zit van RBC met ethanol gekatalyseerd door fosfolipase D. Het
fosfatidylethanol
Algemene Toxicologie wordt gevormd en blijft langer aantoonbaar omdat het in de membraan van RBC zit dan
Stove Christophe
5
wanneer we gewoon kijken naar alcohol.
• Een maand niet drinken en bloedafname tijdens tournee minerale. Ze hadden duizend analyses zonder dat
iemand naar het labo moest gaan.
• Ze voorspellen adhv iemand zijn startwaarde waar die zal eindigen. Zo zag men het effect van niet drinken
(blauwe lijn). Als er toch gedronken werd zien we de rode lijn. à uit deze kennis kunnen we nu afleiden vanuit
een beginwaarde, hoeveel de waarde zal zijn binnen 4 weken.
• 20-200 = sociale drinker, daarboven een chronisch excessieve drinker. Dat komt overeen met 60g alcohol per
dag. 1 eenheid alcohol: 10g à chronisch is 60g gemiddeld en zijn ongv 6 pintjes of 1 fles wijn of 3 duvels.
• Max was 3000: enkele flessen wodka per dag, elke dag. Een dakloze had eens 5000 en had zich doodgedronken.
• Een vrouw die mailde: ik ben abstinent want ik neem disulfiram (antabuse en wanneer je hierbij alcohol
inneemt, wordt je ernstig ziek. We krijgen een accumulatie van acetaldehyden, een metaboliet van alcohol). De
vrouw is pas gestart met de disulfiram na de info. Zelf dat is te zien via de analyses.
• Typisch wordt de eerste druppel afgeveefd omdat het een combinatie is van interstitieel vocht en gewoon bloed.
Stove Christophe
Algemene Toxicologie 6
• Via de tip wordt er bloed gereabsorbeerd.
• De aanwezige alcohol kan in het buisje nog aanleiding geven tot de fosfatidylethanol. We krijgen een vals
verhoogd resultaat door de novo vorming. Wanneer we kijken naar vloeibaar bloed en die wordt niet goed
genoeg bewaard, kan afbraak gebeuren. Zo kunnen we een vals verlaagd resultaat krijgen.
• Hierdoor werken we in gedroogd bloed. Het is stabieler tegen afbraak. We hebben dus staalafname gemak,
maar ook analytische voordelen/betrouwbaarheden.
Voordelen
• Het is niet noodzakelijk om naar een ziekenhuis te gaan.
• Opvolgen van kleine kinderen gaat gemakkelijk door gering volume + gemakkelijk uit te voeren
• Meer dan 99% is van goede kwaliteit, zelfs voor first time users à de mensen bewust gemaakt van het belang
om het goed te doen als ze resultaat willen zien en zelf verantwoordelijkheid geven.
• Economisch: we gebruiken minder solventen.
• Geautomatiseerd via kaartjes. Het enige wat we moeten doen is die kaartjes in een rek zetten. De
chromatografie en andere detectie gebeurt automatisch
4