Avaliação de Toxicidade

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Toxicologia II 
Departamento de Farmácia 
FFOE 
UFC 
Profª Drª Janete Eliza de Sá Soares 
 Considerações Gerais: 
 
Sustância química  agente tóxico. 
Limite de tolerância (LT). 
Interação entre agente químico e organismo vivo 
(idade, sexo, variação biológica e condições de 
saúde do organismo)  efeito tóxico tecidual ou 
celular. 
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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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 Considerações Gerais: 
 
 HOMEOSTASIA  dificuldade de 
distinção entre efeito adverso (efeito 
patológico) e a adaptação (efeito 
fisiológico e bioquímico). 
 DOSE: administrada  ou  absorvida 
 toxicocinética e  vias de 
exposição. 
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 Considerações Gerais: 
 
 DOSE: quantidade da substância por 
animal. 
◦ Exemplo: mg/animal 
 DOSAGEM: quantidade da substância por 
parâmetro escolhido do animal. 
◦ Exemplo: mg/kg ou mg/cm2 
 CONCENTRAÇÃO: quantidade da substância 
dissolvida ou dispersa em meio (líquido, 
semissólido ou gasoso). 
◦ Exemplo: mg/mL; g/L; mg/cm3 
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Espécie Peso (g) 
Dosagem 
(mg/kg) 
Dose 
(mg/animal) 
Área de 
superfície 
(cm2) 
Dosagem 
(mg/cm2) 
Camundongo 20 100 2 46 0,043 
Rato 200 100 20 325 0,061 
Porquinho da 
China 400 100 40 565 0,071 
Coelho 1500 100 150 1270 0,118 
Gato 2000 100 200 1380 0,145 
Macaco 4000 100 400 2980 0,134 
Cão 12000 100 1200 5770 0,207 
Ser humano 70000 100 7000 18000 0,388 
*Superfície de área do animal é obtida aproximadamente pela fórmula: SA = 10.5 × (Peso corporal, em gramas)2/3 
Área de superfície corporal é aproximadamente obtida segundo a fórmula: 
AS = 10.5 × (massa corporal em g)2/3 
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Peso do homem 3.500 x  rato 
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 Área de superfície do homem 390 x  rato 
 
Dosagem: quantidade de substância/cm2 
 uso para substâncias com alta 
toxicidade. 
 Fatores que mais influenciam a toxicidade 
em relação a um local específico: 
 
◦ Duração e frequência de exposição. 
Frequência 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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 Fatores que mais influenciam a toxicidade em 
relação a um local específico: 
 
◦ Via de administração: 
 
 Exposição aguda: intraperitonial, intravenosa, 
e injeção subcutânea; intubação oral; e 
aplicação dérmica; inalação (contínua por 4 
horas). 
 
 Exposições repetidas (subaguda, subcrônica e 
crônica): qualquer via (preferência é a oral 
através de alimento, seguida da via inalatória). 
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Avaliação da Toxicidade 
 Injeção na veia da cauda: 
 
 
 
 Usando seringa ou tubo de alimentação: 
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Avaliação da Toxicidade 
 Sonda nasogástrica em macaco: 
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Avaliação da Toxicidade 
 Injeção intravenosa em macaco Rhesus: 
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Avaliação da Toxicidade 
 Macaco Cynomolgus com jaqueta de infusão 
(acesso vascular na região torácica dorsolateral): 
 Relação dose-resposta ou concentração-
resposta: 
 
◦ Descreve a relação entre as características de exposição 
e o espectro de efeitos tóxicos. 
◦ Curva gaussiana teórica e curva sigmóide. 
◦ Mortalidade ou outro efeito tóxico após a exposição a 
dose/conc. da substância testada. 
◦ Serve para calcular vários índices: DL50 ou CL50, a dose 
ou concentração limite (mín. p/ produzir uma resposta 
detectável), NOEL ou NOAEL (dose em que não se 
observam efeitos tóxicos). 
◦ Índices  classificar e comparar a toxicidade entre as 
substâncias. 
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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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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. 
*Hiporreativo e hiperreativo. 
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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 
 Índice terapêutico: 
 
◦ DL50/DE50 
ou 
◦ DL1/DE99 
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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. 
 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: 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). 
◦ 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. 
◦ 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: machos 
e fêmeas. 
◦ 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/kg em 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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Avaliação da Toxicidade 
 
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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Avaliação da Toxicidade 
DL50 Condições 
Via Oral Teste de 2 semanas. 
Via Dérmica 
Teste de 2 semanas. 
Aplicação no dorso do 
animal. 
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Avaliação da Toxicidade 
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 
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Comunidade Européia (OGA, 2008) 
 
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, 14 dias de observação, em 
10 animais (5 machos e 5 fêmeas). 
◦ 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: 
 
 
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500 mg/kg de pc (VO) em ratos 
Sem sinal 
de 
toxicidade 
sinal de 
toxicidade 
sem morte 
Sem classificação  
 Nociva toxicidade 
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 
 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. 
◦ 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: anatomopatológica. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 43 
 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. 
◦ Objetivo: 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: anatomopatológica. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 44 
 
 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 45 
 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 48 
 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 microssoma hepático de 
rato. 
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 Teste de Ames: 
 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 50 
 Estudos de mutagênese e carcinogênese: 
 
◦ Teste in vivo de mutagênese: observação de danos aos 
cromossomas de células da medula óssea em metáfase, 
aparecimentos de micronúcleos de linfócitos de sangue 
periférico e teste do dominante letal. 
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Micronúcleos 
 Teste do dominante letal: 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 52 
 Estudos de mutagênese e carcinogênese: 
 
◦ Carcinogênese: mecanismos genotóxicos 
(mutagênese), e não genotóxicos (citotoxicidade 
com regeneração, junto com  da síntese de DNA; 
desbalanços hormonais; imunossupressores e 
promotores da expressão de oncogenes).◦ Uso da maior dose tolerada: não leve a morte no 
período de vida média do animal e com  de peso  
10 %. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 53 
 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 54 
 Estudos de toxicocinética: 
 
◦ A abrangência: todas as etapas da toxicocinética. 
◦ 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 55 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 56 
 Estudos de efeitos locais nos olhos: 
 
◦ Irritação ocular na córnea (opacidade) 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 57 
 Estudos de efeitos locais nos olhos: 
 
◦ Irritação ocular na íris (processo inflamatório ou 
irite) 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 58 
 Estudos de efeitos locais nos olhos: 
 
◦ Irritação ocular na conjuntiva (vermelhidão) 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 59 
 Estudos de efeitos locais nos olhos: 
 
◦ Irritação ocular na conjuntiva (quemose) 
 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 60 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 61 
 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). 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 62 
 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. 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 63 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 64 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 65 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 66 
Região de 
homeostasia 
Limite para a resposta adversa 
Morte 
Deficiência Toxicidade 
R
e
s
p
o
s
ta
 
Profa Janete Eliza de Sá Soares 67 
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