Toxicologia: Metais e Métodos de Teste

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Metais importantes na toxicologia (ambiental e biológica)
Chumbo -> sistema hematopoiético e sistema nervoso
Mercúrio -> orgânico > sistema nervoso; inorgânico > sistema excretor
Cadmio -> geral 
Cromo -> carcinogênico
Arsênico -> pesticidas -> sistema digestivo
Pesticidas
Métodos de teste de Toxicidade
Pelo estudo e observação dos organismos durante uso normal de uma substância ou de exposições acidentais
Por estudos experimentais que usam animais
Por estudos que usam células (humano, animal, planta).
Investigações clínicas – onde a administração do composto a pacientes objetiva observar os efeitos favoráveis e os adversos através de exames clínicos e laboratoriais;
Estudos epidemiológicos – são realizados através da observação dos indivíduos expostos ao xenobiótico através do tempo;
Reações adversas reportadas após administração da droga – pacientes voluntários submetidos ao teste sob controle de um órgão adequado (p.ex. FDA).
Conhecimento da toxicidade depende
Controle 
Methods in toxicology
Cell culture 
Suspension cell culture
Monolayer cell culture
Stem cells
Molecular techniques
mRNA processing and transcriptions
DNA translation
Molecular cloning
cDNA and genomic libraries
Nothern and southern blot analysis
PCR
Gene expression, regulation, function
Immunochemical techniques
Proteomics and metabolomics
Bioinformatics 
Toxicidade usando animal
Vantagens dos testes em animal:
Exposição química pode ser controlada precisamente
Podem ser bem-controladas condições ambientais
Virtualmente qualquer tipo de efeito tóxico pode ser avaliado
O mecanismo pelo qual toxicidade acontece pode ser estudado
Investigações clínicas se compõem em três fases. Fase 1 consiste administrar a droga em um grupo pequeno de 20-80 pacientes. É usada informação obtida na Fase 1 nos estudos da Fase 2. Esta em particular determina a farmacocinética da droga e os efeitos farmacológicos, elucidando o seu metabolismo e o mecanismo de ação da droga. Os estudos da Fase 2 envolvem um número maior de paciente (em torno de 100) e determina os efeitos colaterais a curto prazo da droga e os riscos associados a esta droga. Na fase 3 os estudos da fase 2 são ampliados na tentativa de estabelecer um maior controle da administração da droga e envolve de 100 a 1000 pacientes. 
Estudos epidemiológicos medem o risco de doença ou morte dentro de uma população exposta comparada àquela de risco (por exemplo, mesma idade, sexo, raça, estado social, etc.), mas não exposta. 
Há quatro tipos primários de estudos de epidemiologia. Eles são: a. estudos de grupos expostos; b. estudos de casos controle (exposição individual); c. estudos de prevalência numa população; d. estudos ecológicos ou de distribuição geográfica.
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Testes unificados para os efeitos seguintes:
Toxicidade aguda
Toxicidade Subcrônica 
Toxicidade crônica
Carcinogenicidade
Toxicidade reprodutiva
Toxicidade no desenvolvimento
Toxicidade Dermal
Toxicidade ocular
Neurotoxicidade
Toxicidade genética
Avaliação de risco 
Exposição ambiental Stds/Guidelines 
Praguicidas 
Poluente fluído 
Poluente gasoso 
Desperdícios perigosos 
Toxicologia
Tóxico
(substancia exógena)
Corpo 
Célula 
Biodisponibilidade 
Dinâmica
(o que o tóxico faz
No corpo) 
Reconhecimento do alvo
Resposta terapêutica 
Cinética
(o que o corpo faz com o tóxico)
Absorção, distribuição, metabolismo, eliminação 
toxicidade
Toxocinética
mecanismos de toxicidade
Absorção, biotransformação e excreção
Indivíduo
Célula
Mechanism of transport
Passive diffusion
		Limits:
			• size and shape of drug molecule
			• lipid solubility of drug
			• degree drug is ionized (charged)
Difusão 
Viscosidade 
Composição dos lipídios
Lipid solubility
Ionization is the major factor:
	When drugs are ionized (charged) they become much less lipid soluble, and drugs tend to become ionized when dissolved in solution
	More ionized > less lipid soluble > 
less absorption > less effect
Degree of ionization
Major factors:
Is the drug a weak acid or weak base
	(most drugs are weak acids or bases)
Is the solvent an acid or a base
	(drugs that are weak acids ionize more in basic [alkaline] environments, and drugs that are weak bases ionize more in acidic environments)
Ion trapping - aspirin
Aspirin is a weak acid with a pKa of 3.5
in stomach (pH 2-3), most aspirin not ionized
in intestine (pH 5-6), more ionized
aspirin better absorbed from stomach
in blood (pH 7.4), most ionized
	once aspirin moves from stomach to blood is trapped in blood (not move easily from blood back to stomach)
Difusão 
Carreadores na membrana
Difusão facilitada
Transporte ativo 
Barreira hemato-encefálica, membrana neuronal, plexos nervoso
Células do túbulo renal
Hepatócitos, trato biliar
ATPases, Na, Cl, H etc
Propriedades físico químicas interferem na difusão
Forma e tamanho molecular
Solubilidade no sítio da absorção
Grau de ionização
Solubilidade em lipídios
Blood-Brain Barrier
	Limits the ability of drugs to reach the brain, even when they can reach other tissues
Compartimentos com fluidos plasmáticos (por peso do corpo)
Plasma (5%)
Intersticial (17%)
Extracelular (22%)
Intracelular (35%)
57% de fluidos do total do peso do corpo (0.57L/Kg)
Metabólitos reativos ativados por agentes químicos 
Químicos 
Enzimas (célula)  metabólitos reativos
Biotransformação
Bioativação ou bioinativação
Adição ou quebra de grupos funcionais (Fase 1) “funcionalização)”
Acopla um substrato ao ag. químico (Fase 2) “conjugação”
Conversão a um ag. químico mais
reativo/inativo
Fase I e Fase II. Na fase I ocorre com enzimas que promovem reações de oxidação (família da P450 monooxigenase, desidroganase (álcool e aldeído), peroxidases e aldeído oxidases), redução (DT diaforase, azo – e nitro – redutases) e hidrólises (epoxihidrolase, amidases e carboxilesterase). Na fase II, as enzimas envolvidas são UDP- glicorunosiltrasferases, glutationa S-transferase, acetiltransferase e sulfotransferases. As enzimas estão no citosol ou associadas a organelas, principalmente o retículo endoplasmático, mitocôndrias, lisossomos e peroxissomos
Fase I
Produção de intermediários reativos
P450; Peroxidases; glutationa – 5 - transferase