Aula 2 - Avaliação de Toxicidade

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Avaliação da Toxicidade
Universidade Federal da Paraíba - UFPB
Departamento de Ciências Farmacêuticas – DCF
Curso: Farmácia
Toxicologia 
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 Sustância química  agente tóxico.
 Limite de tolerância (LT).
 Interação entre agente químico e organismo vivo
(idade e condições de saúde do organismo) 
efeito tóxico tecidual ou celular.
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 Considerações Gerais:
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 Considerações Gerais
 Dano ou efeito adverso  alteração
anormal, indesejável ou nociva:
Morte
 no consumo de alimento
 no peso corpóreo ou de órgãos
 anátomo-patológicas
 nos níveis enzimáticos
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 HOMEOSTASIA  dificuldade de distinção entre
efeito adverso (efeito patológico) e a adaptação
(efeito fisiológico).
 Considerações Gerais:
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 DOSE: administrada  ou  absorvida 
toxicocinética e  vias de exposição.
 DOSAGEM.
 CONCENTRAÇÃO.
 Considerações Gerais:
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 Fatores que mais influenciam a toxicidade
em relação a um local específico:
 Duração e frequência de exposição.
Freqüência de exposição ao Agente tóxico (Casarett) 
Classificação Período
Aguda 24 horas
Subaguda ≤ 1 mês
Subcrônica 1 a 3 meses
Crônica ≥ 3 meses
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 Via de administração:
 Exposição aguda: por vias –
- intraperitonial,
- intravenosa, e injeção subcutânea;
- intubação oral;
- aplicação dérmica;
- inalação (contínua por 4 horas).
 Fatores que mais influenciam a toxicidade em
relação a um local específico:
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 Via de administração:
 Exposições repetidas (subaguda, subcrônica e
crônica):
- Qualquer via (preferência é a oral através de alimento,
seguida da via inalatória).
 Fatores que mais influenciam a toxicidade em
relação a um local específico:
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 Descreve a relação entre as características de exposição e o
espectro de efeitos tóxicos.
 Curva gaussiana teórica e curva sigmóide.
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Relação dose-resposta ou concentração-resposta:
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Dose ou Concentração
Representação hipotética da relação frequência-resposta através da
administração de um agente químico a uma população uniforme de espécimes
biológicos.
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 Mortalidade ou outro efeito tóxico após a exposição a
dose/conc. da substância testada.
 Índices  classificar e comparar a toxicidade entre as
substâncias.
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Relação dose-resposta ou concentração-resposta:
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 Serve para calcular vários índices:
- DL50 ou CL50,
- Dose ou concentração limite (mín. p/ produzir uma
resposta detectável),
- NOEL (dose em que não se observam efeitos tóxicos).
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Relação dose-resposta ou concentração-resposta:
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Dose ou concentração (escala logarítmica)
Relação hipotética doses-resposta para um medicamento administrado
a uma população uniforme de animais. Cada ponto representa a
resposta de um animal.
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 Efeito da morfina em camundongos: postura
anormal da cauda e das extremidades
Porte normal Porte anormal
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 Relação dose-freqüência:
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Dose ou concentração (escala linear)
Curvas doses-resposta hipotéticas para agentes químicos (A e B)
administrados a uma população uniforme de espécimes biológicos
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Dose ou concentração (escala linear)
Curvas doses-resposta hipotéticas para agentes químicos (C e D)
administrados a uma população uniforme de espécimes biológicos
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Dose ou concentração (escala logarítmica)
Curvas doses-resposta hipotéticas para agentes químicos (G, F e E)
administrados a uma população uniforme de espécimes biológicos
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Dose ou concentração (escala logarítmica)
Curvas doses-resposta hipotéticas correspondente a um medicamento administrado
a uma população uniforme de espécimes biológicos. Curva A representa o efeito
terapêutico (por exemplo anestesia) e curva B o efeito letal.
 Índice terapêutico:
 DL50/DE50
ou
 DL1/DE99
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 Tipos de Testes Toxicológicos:
 Fármacos: triagem farmacológica  testes de toxicidade.
 Agentes químicos  testes de toxicidade.
Testes toxicológicos:
 Informações preliminares
 Curva dose/conc.-resposta
 Toxicidade aguda, sub-crônica e crônica
 Toxicocinética
 Mutagênese e carcinogênese
 Reprodução e teratogênese
 Efeitos locais sobre a pele e olhos
 Sensibilidade cutânea
 Ecotoxicidade
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 Princípios para testes toxicológicos em animais:
 Efeitos produzidos pela substância no animal de
laboratório deve ocorrer no homem.
 Exemplo: CCl4 - tetracloreto de carbono: homem
(hepatoxico), frangos (não hepatóxico).
 Exposição de animais a  doses de um agente
químico  descobrir efeitos danosos no homem.
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 Informações preliminares da substância:
 Quimicamente caracterizada.
 Impurezas conhecidas quali e quantitativamente:
- TCDD (tetraclorodibenzodioxina) com DL50 = 25-50 mcg/Kg,
- Impureza do praguicida pentaclofenol (DL50, VO, = 150-200 mg/Kg).
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 Informações preliminares da substância:
 Propriedades físico-químicas. 
 Níveis de exposição da população à substância.
 Ajudam a predizer a mobilidade da substância ambiente.
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 Toxicidade Aguda:
 Quantidade de animais mortos.
 Observar o início, a natureza e duração da intoxicação.
 Observações clínicas.
 Exames anátomo-patológicos.
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 Toxicidade Aguda:
 Dose única ou múltipla em 24 horas.
 Via Oral (VO) e outras.
 Objetiva caracterizar a relação dose-resposta que
conduz ao cálculo da DL50 ou CL50.
 Delinear o estudo de toxicidade sub-crônica.
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 DL50 ou CL50:
 Fazer referência à via de exposição, aos excipientes, à
espécie animal utilizada.
 Obtenção da curva: resposta devida à administração da
substância, relacionada com a dose ou conc., avaliadas por
métodos quantificáveis e expressando exatamente a
toxicidade.
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 DL50 ou CL50:
 Desvantagens da informação apenas da DL50 ou CL50:
- Sem informação sobre a curva de origem,
- Grande nº de animais,
- Dose/Conc. limites  para substâncias com  DL50 ou
CL50 (mecanismos de ação diferentes).
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 DL50 :
 Em geral, ratos albinos ≥ 10 por dose.
 Mínimo de 4 doses crescentes.
 Menor dose: nenhuma morte.
 Maior dose: 100% de mortes.
 Temperatura: 22 ± 3º C.
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 DL50 :
 Dose (dosagem): mg/kgem peso corpóreo, ou por
cm2 de área de superfície corpórea.
 Intervalo válido: 1-5000 mg/kg de pc.
 Ou limite máximo: 2000 mg/kg de pc.
 Interferentes na determinação da DL50: variáveis
concernentes aos animais, às substâncias e às
instalações, além dos fatores periódicos.
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Variáveis interferentes da DL50 relativas aos (às)
Animais Espécie, linhagem, idade, sexo, estado
nutricional, estados patológicos.
Substâncias Via, veículo, volume, velocidade de
administração.
Instalações Tipo de gaiola, temperatura ambiente,
umidade relativa do ar.
Fatores 
periódicos
Duração do período de adaptação, ciclo
dia e noite, qualidade da ração animal.
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Toxicidade aguda oral do carbaril em 
diferentes animais
Animais DL50 (mg/kg)
Cobaia 280
Camundongo 360-590
Rato 540-720
Coelho 710
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DL50 Condições
Via Oral Teste de 2 semanas.
Via Dérmica
Teste de 2 semanas.
Aplicação no dorso do 
animal.
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CL50 Condições
Via 
Respiratória
Curto prazo:  concentrações por 
4 horas.
Exposições repetidas: exposição 
diária de 6 horas durante 28 dias.
Temperatura: 22 ± 3º C.
Substância com diâmetro ≤ 3 m.
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CL50
Unidade
mg/m3 ou
ppm
mg/m3 = ppm  MM / 24,45*
ppm = mg/m3  24,45*/ MM
* Volume (L) de 1g da substância 
a 25º C em 1 atm.
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Classificação de toxicidade*
Classificação
DL50 (mg/kg de pc, VO 
em ratos)
Muito tóxico menor que 25
Tóxico de 25 a 200
Nocivo 200  x ≤ 2000
Comunidade Européia (OGA, 2008)
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Contaminantes Ambientais
Classificação CL50 (ppm, 4 horas)
Extremamente tóxicos x ≤ 50
Altamente tóxicos 50  x ≤ 100
Moderadamente tóxicos 100  x ≤ 1000
Pouco tóxicos 1000  x ≤ 10.000
Praticamente atóxicos x  10.000
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 Teste de dose fixa:
 Substituindo a DL50 ou CL50.
 Dose fixa específica,
- Tempo:14 dias de observação,
- Quantidade de animais: 10 animais (5 machos e 5 fêmeas).
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 Teste de dose fixa:
 Correlação entre as doses de 5, 50 e 500 mg/kg de
pc por VO com toxicidade sem morte, e as DL50 da
classificação de toxicidade da Comunidade Européia:
80-90% dos compostos correspondente.
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 Teste de dose fixa:
500 mg/kg de pc (VO) em ratos
Sem sinal 
de 
toxicidade 
sinal de 
toxicidade 
sem morte 
Sem classificação 
 Nocivatoxicidade 
com morte
50 mg/kg de pc (VO) em ratos
toxicidade com morte sinal de toxicidade 
sem morte 
 Tóxica
5 mg/kg de pc (VO) em ratos sinal de toxicidade 
e ou morte
 Muito 
tóxica

Testar 2000 mg/kg 
de pc (VO) em ratos
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 Toxicidade Subcrônica:
 21 - 90 dias. Pelo menos em 2 espécies, sendo uma não-roedora.
Pelo menos 3 doses. Pelo menos um exame diário.
 Muitas vezes único teste com doses repetidas.
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 Toxicidade Subcrônica:
 Objetiva: observar os efeitos tóxicos, identificar e caracterizar os
órgãos afetados e a severidade da intoxicação pós-exposição,
reversibilidade dos efeitos, acúmulo da substância ou não.
Delinear o estudo de toxicidade crônica.
 Avaliações hematológicas e bioquímicas do sangue, exames de
urina: início, meio e final do teste.
 No final avaliação: anátomo-patológica.
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 Toxicidade Crônica:
 Mais de 90 dias. Pelo menos em 2 espécies. 50
animais para cada dose e sexo. Pelo menos 3 doses.
Pelo menos um exame diário.
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 Toxicidade Crônica:
 Objetiva: também investigar efeitos carcinogênicos,
mutagênicos e teratogênicos.
 Avaliações hematológicas e bioquímicas do sangue,
exames de urina: início, aos 6 meses e final do teste.
 No final avaliação: anátomo-patológica.
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 Toxicidade Crônica: toxicidade acumulada 
de um agente tóxico
Curto 
Prazo
Mín. de 3 doses diárias, por via oral, 
dérmica e respiratória por 28 dias. 
Maior dose ≤ dose c/ 10% de 
mortes. Menor dose sem sinais e 
sintomas.
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 Toxicidade Crônica:
Médio 
Prazo
Período de tempo ≤ 10% da vida média 
do animal. Via oral e respiratória, 3 
meses a 1 ano. Via dérmica, período 
menor. Mín. de 3 doses diárias. 20 
animais por dose (10 machos e 10 
fêmeas). Maior dose  permita 
observações histológicas e dos 
parâmetros bioquímicos. 
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 Toxicidade Crônica: 
Longo 
Prazo
Período de tempo mín. de 1 ano. Via 
oral preferível. Via respiratória, 
contínua ou intermitente. 40 animais 
por dose testada. Maior dose 
permita observações histológicas e 
dos parâmetros bioquímicos (renal e 
hepático).
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Exposição ao agente tóxico e efeitos (Casarett) 
Exposição aguda Exposição crônica
Efeito tóxico agudo 
(imediato)
Efeito tóxico crônico
Efeito tóxico similar a 
exposição crônica
Efeito tóxico similar a 
exposição aguda
Ex.: Manifestação tóxica aguda primária do benzeno = 
depressão do SNC.
Exposição crônica ao benzeno = leucemia.
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 Estudos de mutagênese e carcinogênese:
 Mutagênese:  no material genético das células,
transmitidas às novas células durante a divisão.
 Teste in vitro de mutagênese: cepas mutantes de
Salmonella typhimurium (sem fosforibosil ATP sintetase
que produz a histidina). Uso de meio de reação de
suspensão de microsssoma hepático de rato.
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 Estudos de mutagênese e carcinogênese:
 Teste in vivo de mutagênese: observação de danos aos
cromossomas de células da medula óssea em
metáfase, aparecimentos de micro-núcleos de linfócitos
de sangue periférico e teste do dominante letal.
Dano Mínimo
Dano Máximo
0
1
3
2
4
Classificação por categoria de dano:
Baseada na morfologia
0 = sem dano (<5%)
1= baixo nível de danos (5 - 20%)
2 = médio nível de danos ( 20 - 40%)
3 = alto nível de danos (40-95%)
4 = dano total ( >95%)
SINGH et al. (1988)
Atividade Genotóxica em células mononucleadas do 
sangue periférico pelo ensaio do cometa
Substância 
teste
Isolamento
CulturaHistopaque
2 h
Colchicina
Teste de Aberrações Cromossômicas
2000 linfoblastos/cultura
Aberrações Cromossômicas
(MOORHEAD et al., 1960)
 Estruturais:
 Cromossômicas
 Cromatídicas
 Rearranjos 
(translocações, dicêntricos, 
anéis, inversões, etc.)
 Numéricas:
 Euploidias (múltiplos 
de monoplóides)
 Aneuploidia (ganha 
ou perda de um ou poucos 
cromossomos)
Aberrações Cromossômicas
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 Estudos de mutagênese e carcinogênese:
 Carcinogênese: mecanismos genotóxicos
(mutagênese), e não genotóxicos (citotoxicidade com
regeneração, junto com  da síntese de DNA,
desbalanços hormonais, imuno-supressores e
promotores da expressão de oncogenes). Uso da maior dose tolerada: período de vida média do
animal não leve a morte e com  de peso  10 %.
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 Estudos de desenvolvimento, teratogênese e
reprodução:
 Teratogênese:  entre a concepção e o nascimento.
 Avaliação da fertilidade e desempenho na reprodução,
potencial teratogênico, toxicidade peri- e pós-natal e efeitos
sobre o sistema reprodutor.
 Altas doses no período da organogênese:
TERATOGÊNESE.
 Doses menores durante a gestação: EMBRIOTOXICIDADE
ou FETOTOXICIDADE.
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 Estudos de toxicocinética:
 A abrangência.
 As diferenças entre os diversos animais testes e o
homem.
 Estudos de efeitos locais sobre a pele e olhos:
 Abrangência: cosméticos e exposições acidentais.
 Animais: coelho e cobaia.
 Parâmetros: eritema, escara, edema e corrosão.
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 Estudos de sensibilidade cutânea:
 Quando houver possibilidade de contatos repetidos
com a pele.
 Animais: coelho e cobaia. 1-2 semanas com doses
repetidas da substância. 2-3 semanas após a última
exposição: aplica-se dose não irritante e observa-se o
eritema. Cuidado com as impurezas.
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Avaliação da Toxicidade
 Estudos de sensibilidade cutânea:
 Com ou sem uso adjuvantes: Adjuvante Completo de
Freund (ACF) = imunopotenciador ou facilitador de
sensibilização.
 Teste de maximização de Magnusson e Kligmann: ACF
+ lauril sulfato de sódio (oclusão tópica ou intradérmica).
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Avaliação da Toxicidade
 Estudos de ecotoxicidade:
 Estudo do efeito tóxico no ecossistema e seus
componentes.
 Interações entre as substâncias no ambiente e
condições climáticas (smog fotoquímico: HC + NOx + 
(UV) + O2  nitratos de peroxiacila);  da temperatura;
enchentes.
 Descoberta da biomagnificação.
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Avaliação da Toxicidade
Região de 
homeostasia
Limite para a resposta adversa
Morte
Deficiência Toxicidade
R
e
s
p
o
s
ta
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Avaliação da Toxicidade
Identificação do material teste
Caracterização química
Revisão da literatura
Relação estrutura/atividade
Estudos em animais a curto prazo 
(aguda/ subaguda)
Toxicoloia Genética in vitro Biotransformação/Farmacocinética
Toxicidade Subcrônica
Reprodução/Teratogênese Toxicidade Crônica Oncogênese
Prof. Dr. Hemerson Iury 64
Obrigado!