TEMA 1. INTRODUCCIN A LA TOXICOLOGACONCEPTOS BSICOS de TOXICOLOGA TXICO: Toda sustancia qumica que, incorporada al organismo vivo a determinada concentracin, produce en virtud de su estructura qumica a travs de mecanismos fisicoqumicos y bioqumicos, alteraciones de la fisicoqumica celular, transitorias o permanentes, siempre incompatibles con la salud y en algunos casos con la vida Sustancias exgenas al organismo: XENOBITICOS Sustancias producidas por seres vivos: TOXINAS CLASIFICACIN de TXICOS: ESTADO FSICO: Slidos, lquidos, gaseosos CONSTITUCIN QUMICA: Inorgnicos, Orgnicos ORIGEN: Animal, vegetal, microbiano, mineral SISTEMTICA ANALTICA: No voltiles Voltiles MODO DE ACTUACIN: Locales Sistmicos ORGANO DIANA: Hepticos, nerviosos, hemticos, ... EFECTOS ESPECFICOS: Mutagnicos, cancergenos, teratognicos, ... USO: Aditivos alimentarios, plaguicidas, disolventes, medicamentos,... MECANISMO BIOQUMICO DE ACCIN: Inhibidores acetilcolinesterasa, productores de metahemoglobina,... POTENCIAL TXICO: Extremadamente txico, muy txico, ligeramente txico,...

INTOXICACIN: Enfermedad consecuente al dao ejercido por un txico sobre un organismo vivo. Se puede considerar como la suma de eventos que suceden desde la exposicin o contacto del organismo con el txico, penetracin, distribucin, metabolizacin, excrecin,... Voluntariedad o intencin: Envenenamiento Situaciones accidentales: Intoxicacin TIPOS DE INTOXICACIONES: MAGNITUD DAO: leves, moderadas, graves CARACTERS TICAS APARICIN: o Efecto inmediato - retardado o Reversibles Irreversibles o Local sistmica TIEMPO DE APARICIN SNTOMAS o Intoxicacin aguda o Intoxicacin subaguda o Intoxicacin crnica o Intoxicaciones recidivantes ETIOLOGA o Voluntarias: Homicidios, suicidios, toxicofilias, dopaje,... o Accidentales: ambientales, profesionales, medicamentosas, domsticas,...

alimentarias,

TOXICIDAD: Actividad txica, concreta y especfica, vinculada a la estructura qumica de una sustancia exgena al organismo (xenobitico) por su interaccin con molculas endgenas (receptor). Afecta la concentracin de xenobitico, del receptor, la afinidad del xenobitico por el receptor. Puede ser: DIRECTA: Efecto txico producido por la estructura primaria del xenobitico INDIRECTA: Efecto metabolizacin txico producido por metabolito formado durante la

Segn el tiempo desde la exposicin al txico y manifestacin del dao txico: Inmediata (aguda) (efectos por una dosis aparecen en corto periodo de tiempo < 25 dias) Diferida (efectos aparecen despus de un largo periodo de tiempo). Puede ser prolongada (subcrnica) y a largo plazo (crnica)

EFECTO: Cambio producido por una sustancia qumica sobre un sistema biolgico concreto. Vara segn dosis. Efecto adverso: disminucin en niveles normales de funciones anatmicas, fisiolgicas o conducta del individuo Efecto txico: alteracin del equilibrio fisiolgico corporal: o reversible: consecuencia de un enlace dbil estructura txica- receptor. Depende de la presencia de txico. Desaparece el eliminar txico o irreversible: consecuencia de enlace covalente txico-receptor. Dao persiste an cuando txico desaparece o o gradual: aumenta de modo progresivo con el incremento de dosis hasta llegar a una dosis (Dm) en la que se alcanza efecto mximo (Em) cuntico: el efecto es mximo o bien no hay efecto (todo o nada)

RESPUESTA: Proporcin de individuos de una poblacin que manifiesta los efectos nocivos.

EFECTO y RESPUESTA SON CONSECUENCIA DE LA ACTIVIDAD DE LA SUSTANCIA QUMICA DENTRO DEL ORGANISMO

ALGUNOS TRMINOS UTILIZADOS EN TOXICOLOGA Exposicin: Situacin que hace posible la penetracin o absorcin de una sustancia txica por un organismo vivo Peligro: Posibilidad que tiene una sustancia de provocar un efecto adverso, una vez dentro del organismo Riesgo: Frecuencia con la que cabe esperar que se presenten los efectos indeseables que proceden de la exposicin a un agente txico (probabilidad) Toma: cantidad que se ingiere de una sola vez Dosis: cantidad (g o mg) que se absorbe en 24 h por unidad de peso corporal (Kg) en una o varias tomas Nivel sin efecto observable (NISEO): Mxima cantidad de sustancia a la que no se detecta ningn tipo de actividad Dosis teraputica (Dt): cantidad mnima de sustancia que careciendo de efectos txicos presenta una accin favorable Dosis txica (DT): cantidad de sustancia capaz de manifestar un efecto txico Dosis txica mnima (DTm): cantidad ms baja de sustancia capaz de manifestar un efecto txico Dosis letal (DL): cantidad de sustancia que resulta mortal al ser administrada Dosis letal mnima (DLm; DL01): cantidad mnima de sustancia que resulta mortal al ser administrada Dosis letal absoluta (DL100): cantidad mnima de sustancia capaz de provocar la muerte de todos los animales del grupo ensayado bajo condiciones definidas Dosis letal media (DL50): cantidad de sustancia que mata al 50% de la poblacin Dosis umbral (Du): cantidad de sustancia por debajo de la cual no se espera que aparezcan efectos nocivos, aunque sean de carcter leve Concentracin crtica celular: Concentracin de xenobitico capaz de provocar cambios funcionales, reversibles o irreversibles en una clula DOSIS LETALES ABSOLUTA (DL100): Mnima cantidad de sustancia con capacidad para provocar la muerte de todos los animales del grupo ensayado MEDIA (DL50): Cantidad de sustancia que mata al 50% de la poblacin MNIMA (DL01): Menor cantidad de sustancia capaz de provocar la muerte de algn animal en el grupo experimental POTENCIA DE UN TXICO EN FUNCIN DE DL 1. 2. 3. 4. 5. Extremadamente txico Altamente txico Moderadamente txico Ligeramente txico Prcticamente no txico DL50 mg/Kg 10,0 > 5,0 > 2,5 < 2,5 que aparezcan

CONCEPTOS BSICOS SELECTIVIDADDistintos sistemas biolgicos integrados en un ser vivo pueden ofrecer respuestas diferentes a la agresin de un txico

Existencia de rganos diana susceptibles de responder a la actividad del agente txico Existencia de mecanismos capaces de concentrar dicha estructura en las proximidades de los lugares efectores

SENSIBILIDAD

Individuos normales Individuos hiposensibles Individuos hipersensibles

SEGURIDAD

MARGEN SEGURIDAD

NDICE TERAPUTICO (TI)

TOXICOLOGA ALIMENTARIA RAMA APLICADA DE LA TOXICOLOGA QUE ESTUDIA LAS SUSTANCIAS TXICAS EN ALIMENTOS: NATURALEZA, FUENTES, FORMACIN EFECTOS NOCIVOS, MECANISMOS, MANIFESTACIN DE LOS EFECTOS PREVENCIN DE INTOXICACIONES (Establecimiento de lmites de seguridad de las sustancias)

CLASIFICACIN DE LOS TXICOS ALIMENTARIOS SEGN SU FUENTE (Repetto, 1995) Componentes txicos naturales de los alimentos De origen animal De plantas superiores De hongos superiores Sustancias antinutritivas

Contaminantes biolgicos Infecciones bacterianas Toxinfecciones bacterianas Micotoxinas

Contaminantes qumicos Sustancias inorgnicas ( metales, aniones) Sustancias orgnicas (plaguicidas, medicamentos)

Aditivos alimentarios Txicos formados durante el procesado, preparacin y almacenamiento de los alimentos y en el propio consumidor Cancergenos de origen alimentario Interacciones nutrientes-xenobiticos en los alimentos

PRUEBAS DE TOXICIDAD (Hodgson y Levi, 1997)I. II. III. Propiedades fsicas y qumicas del compuesto Exposicin y dinmica en el medio Pruebas in vivo Toxicidad agudaq q q

Toxicidad subcrnicaq q q

Estimacin de DL50 o CL50 Estudios de irritacin ocular Estudios de irritacin y sensibilidad drmica Pruebas de alimentacin (90 dias) Pruebas de exposicin drmica (30 dias) Pruebas de exposicin por inhalacin (30 a 80 dias) Pruebas de alimentacin crnica Teratogenicidad Pruebas de reproduccin Pruebas de neurotoxicidad Estudios de potenciacin Estudios metablicos Estudios de comportamiento

Toxicidad crnicaq q q

Pruebas especialesq q q q

IV.

Pruebas in vitro Mutagenicidad (procariotas. Test de Ames) Mutagenicidad (eucariotas) Aberracin cromosmica Efectos sobre la vida salvaje

V.

Material a comprobar

Evaluacin de la exposicin

Toxicidad aguda

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Toxicologa gentica

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Metabolismo y farmacocintica U Toxicidad subcrnica y reproduccin ?

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SEAceptar

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Aceptar

Toxicidad crnica

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Aceptar

ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LOS PASOS EN EL ANLISIS DE SUSTANCIAS TXICAS EN ALIMENTOS

PREPARACIN DE LA MUESTRA

SEPARACIN FSICA DE LOS COMPONENTES DEL ALIMENTO COMBINACIN DE MUESTRAS TROCEADO/HOMOGENEIZADO

EXTRACCIN

ACETONA

ACETONITRILO

LIMPIEZA (CLEAN UP)AGUA AGUA

PARTICIN

FASE ORGNICA

FASE ORGNICA

PURIFICACINCROMATOG. COLUMNA

CROMATOG. GEL

OTROS PROC.

NO LIMPIEZA

DETERMINACIN SEPARACIN DETECCINGLC TLC HPLC

OTROS PROC.

FACTORES MOLECULARES QUE INFLUYEN EN LA TOXICIDAD DE UNA SUSTANCIA

Coeficiente de reparto lpido-agua (K =

[txico]l ) [txico]a

o Kow o Correlacin logBCF(Factor bioconc.) - logKow Constante y grado de ionizacin o pKa = pH + log

[ AH ]

o

[RNH ] (bases dbiles) pKa = pH + log+

[A ]

(cidos dbiles)3

[RNH 2 ]

Accin sobre la estabilidad de las membranas Afinidad por algunos compuestos celulares Accin quelante Particularidades estructurales

PROPIEDADES MOLECULARES QUE FAVORECEN BIOACUMULACIN Propiedad de la molcula Estructura qumica Valores que dan bioacumulacin (Connell, 1990) Alta proporcin de C-C aliftico, C-C aromtico, enlaces CH y C-X >100 con capacidad mxima sobre 350 y disminuyendo a muy baja capacidad a valores de 600 Resistente a la degradacin >2 dando una capacidad mxima sobre un valor de 6 y disminuye a muy baja capacidad sobre 10-123

Peso molecular

Estabilidad Log Kow

Solubilidad en agua (mol/m )

< 18 dando un mximo sobre 0.002 con disminucin de capacidad a valores ms bajos Muy bajo

Grado de ionizacin

EFECTO DEL pH SOBRE LA ABSORCIN DE CIDOS Y BASES DBILES EN INTESTINO DE RATAS Compuesto pKa Porcentaje absorbido en diversos pH 3,6-4,3 4,7-5,0 7,0-7,2 7,8-8,0 Acidos 2,3 40 27 para > meta

TEMA 2. ETAPAS DEL FENMENO TXICO

EXPOSICIN AL TXICO

Ingestin

ENTRADA EN EL CUERPOPiel

Inhalacin

ABSORCIN EN LA CORRIENTE SANGUNEA Y DISTRIBUCIN HACIA TEJIDOS Y RGANOS

TOXICIDAD

ALMACENAMIENTO

EXCRECIN

METABOLISMO

ENTRADA Y RUTAS QUE SIGUEN LOS TXICOS EN EL CUERPO (Hodgson y Levi, 1997)

MODELO DE ESTRUCTURA DE MEMBRANA

FLUIDO INTERSTICIAL

MEDIO

PLASMA

FLUIDO INTERSTICIAL

FLUIDO INTRA CELULAR

FLUIDO INTRA ORGNULO

Mucosa o piel

Membrana capilar

Membrana capilar Membrana clula diana

Membrana orgnulo subcelular (mitocondria, ncleo, etc.)

MECANISMOS DE ACCIN DE LOS TXICOS (Derache, 1990)

1. FASE DE EXPOSICIN (Medio ambiente, alimentacin + txico, desorcin del txico)Disponibilidad fsica

2. FASE TOXICOCINTICA (Absorcin, distribucin, transformacin metablica, eliminacin)Disponibilidad biolgica (biodisponibilidad)

3. FASE TOXICODINMICA (Interaccin con el tejido diana)

EFECTOS TXICOS

MODELOS FARMACOCINTICOS FISIOLGICOS

Ka: constante de primer orden de absorcin Ke: constante de primer orden de eliminacin 1

MODELO MONOCOMPARTIMENTAL

MODELO BICOMPARTIMENTAL Ka K12 1 K21 2

Kel

MODELO FISIOLGICO TOXICOCINTICO Pulmones

SNC

Tejidos bien perfundidos Tejidos mal perfundidos

Hgado Metabolismo

FASE DE EXPOSICINConjunto de factores que permiten la penetracin, o absorcin de una estructura qumica externa hasta el interior del organismo vivoFactores que determinan los grados de riesgo

relacionados con la higiene y seguridad en el trabajo vinculados a los hbitos alimentarios fisicoqumicos ligados a la estructura qumica (posibilidad de atravesar membranas biolgicas: pH, grado de ionizacin de la molcula, coeficiente de reparto)

ABSORCIN O PENETRACINFuentes: Medio ambiente y alimentos Factores que afectan:q q

q q q

Grado de lipofilia Concentracin txico en medio externo Superficie intercambio Volumen total organismo Masa grasa del organismo

Penetracin por la piel: prop. Fisicoqumicas (liposolubilidad,

pH, ioinizacin molecular, tamao molecular, temperatura, flujo sanguneo,...); Especie animal e integridad tejido epidrmico Penetracin vas respiratorias: presin parcial gases; concentracin txico en pulmones y sangre; capacidad del txico de enlazar con protenas de sangre; solubilidad en lpidos sanguneos Penetracin va oral: actividad enzimas digestivas, interaccin con alimentos ingeridos, actividad bacterias intestinales

ABSORCIN DE SUSTANCIAS TXICAS TRACTO GASTROINTESTINAL Absorcin dependiente del lugar. Depende de Tipo de clulas Tiempo de permanenecia pH del estmago o intestino

Poca absorcin. Excepciones: nicotina, nitroglicerina

pH 1-3Poca absorcin. Bases dbiles Mucha absorcin: cidos dbiles Ruptura qumica de algunas sust. Presencia de comida

pH 5-8 rgano de mayor absorcin. Bases y cidos dbiles poco disociados Entrada por difusin pasiva, transporte facilitado y activo Movimiento lento de sustancias Microflora y enzimas afectan a la toxicidad (Nitrosaminas carcinognicas)

Muy poca absorcin

ABSORCIN DE SUSTANCIAS TXICAS TRACTO RESPIRATORIO. Depende de Regin nasofarngea Regin traqueobronquial Regin pulmonar (mayor absorcin) Estado de la partcula (slido, gas) Solubilidad

Absorcin de partculas slidas (Depende del tamao) > 5 m. Se depositan en regin nasofarngea (poca absorcin) 2-5 m. Penetran a la regin traqueobronquial < 1 m. Penetran en sacos alveolares, se depositan y se absorben

Solubilidad

Solubles en agua (absorcin ms efectiva que GI y cutnea) Solubles en lpidos (distribucin a travs de las membranas o depsitos de grasa)

ABSORCIN DE SUSTANCIAS TXICASRUTA DRMICA. Ms impermeable a iones y disoluciones acuosas Epidermis (estrato crneo:capa ms importante; regula la entrada) Dermis Tejido subcutneo

Estrato crneo. Eficiencia de penetracin inversamente proporcional a espesor: Palma de la mano y pies (400-600 m) Brazos, espalda, piernas, abdomen (8-15 m) Movimiento de txicos por difusin pasiva Estrato crneo (humedad: 7% peso). Hidratacin adicional aumenta 3-5 veces capacidad de penetrar la epidermis de un compuesto polar

DISTRIBUCIN DEL TXICO Depende:q

q

Capacidad de atravesar membranas celulares Afinidad por los diversos tejidos

Velocidad de distribucin determinada por flujo sanguneo. Transporte en la corriente circulatoria enlazados a proteinas plasmticas (albmina, transferrina, ceruloplasmina, lipoprotenas), mediante enlaces dbiles, reversibles: puentes de H, van der Waals, inicos. FIJACIN (RETENCIN) DEL TXICO Los xenobiticos se pueden acumular en algunos tejidos y rganos (afinidad por estructura, solubilidad, transporte activo, etc.) aumentando su concentracin:q

q

En punto donde provocan efecto txico (CO afinidad por hemoglobina) En lugar diferente a donde ejerce su accin txica (Pb se acumula en tejido seo y daa tejidos blandos) v Hgado y Rin: Organos donde ms se concentran xenobiticos debido a presencia de proteinas enlazantes v Grasas corporales: compuestos altamente lipoflicos: DDT, PCBs v Tejido seo: Pb, F, Sr

PROCESOS DE BIOTRANSFORMACIN DE TXICOS

REACCIONES DE FASE I. Reacciones oxidacin, reduccin o hidrlisis. Objetivo: Adicionar o desenmascarar algn grupo polar en la estructura qumica. REACCIONES DE FASE II. Reacciones de conjugacin para incrementar la solubilidad en agua de molculas con grupos polares y facilitar excrecin

REACCIONES FASE I. SISTEMAS ENZIMTICOS v OXIDACIN o Microsomales: Monooxigenasas de funcin mixta (citocromo P450 y monooxigenasas con FAD) y sistemas aminooxidasas o No microsomales: Alcohol-deshidrogenasa, aldehido deshidrogenasa v REDUCCIN: Nitrorreductasas, azorreductasas v HIDROLTICOS: Esterasas, amidasas

PRINCIPALES ENZIMAS P450 PRESENTES EN MICROSOMAS HEPTICOS HUMANOS Familia Subfamilia CYP 1 CYP 1A CYP 2 CYP 2A CYP 2B CYP 2C Isoenzima CYP 1A1 CYP 1A2 CYP 2A6 CYP 2B6 CYP 2C8 CYP 2C9 CYP 2C19 CYP 2D6 CYP 2E1 CYP 3A4 CYP 3A5 CYP 3A7 CYP 4A9/11 Algunos sustratos Benzo(a)pireno Aflatoxina, cafena Aflatoxina, nicotina,cumarina Aflatoxina Warfarina

CYP 3

CYP 2D CYP 2E CYP 3A

Alcanos-X, alcoholes, Benzo(a)pireno, esteroides Paration Acidos grasos, prostaglandinasO2 ll P450Fe2+ XH P450Fe2+ XH

CYP 4

CYP 4A

O2

NADPH +H+

XOHP450Fe3+

OXIDADA FLAVOPROTEINA

XHP450Fe XH3+

NADP

+

REDUCIDA

XH + O2 + NADPH + H+

XOH + H2O + NADP+

ESQUEMA PROPUESTO PARA LA OXIDACIN DE UN COMPUESTO EXTRAO POR EL SISTEMA MONOOXIGENASA CITOCROMO P450

REACCIONES DE OXIDACIN CATALIZADAS POR CITOCROMO P450 v HIDROXILACIONES

v EPOXIDACIONES

v DESALQUILACIN EN TOMOS DE O

REACCIONES DE OXIDACIN CATALIZADAS POR CITOCROMO P 450 v DESALQUILACIN EN TOMOS DE S

v DESALQUILACIN EN TOMOS DE N

v DESAMINACIN OXIDATIVA

REACCIONES DE OXIDACIN CATALIZADAS POR CITOCROMO P 450 v SUSTITUCIN DE S POR O

v SULFOXIDACIN

REACCIONES DE OXIDACIN CATALIZADAS POR AMINO-OXIDASAS Mono-amino-oxidasa (MAO)[O] H2 O

R-CH2-NH2 (amina 1aria )

R-CH=NH

R-CHO + NH 3

Diamino oxidasa (DAO)

CH2 COOH

R-N(CH3) 2 (amina 3aria )

R- N(CH3) 2 O

REACCIONES DE OXIDACIN CATALIZADAS POR SISTEMAS ENZIMTICOS NO MICROSOMALES v ALCOHOL DESHIDROGENASAS (ADH) R-CH2OH + NAD + R-CHO + NADH + H+

v ALDEHIDO DESHIDROGENASAS (ALDH) R-CHO + NAD + R-COOH + NADH + H+

REACCIONES DE REDUCCIN

Nitrorreductasas

Azorreductasas

REACCIONES DE HIDRLISIS

Esterasas: R-CO-O-R + H2O ROH Amidasas: R-CO-NH2 + H2O

R-CO-OH +

R-CO-OH + NH 3

REACCIONES IMPLICADAS EN LA FASE II DE LA BIOTRANSFORMACIN DE XENOBITICOS

Son reacciones de CONJUGACIN, catalizadas por enzimas citoslicas Su objetivo: hacer MS HIDROSOLUBLE la molcula xenobitica y FACILITAR SU EXCRECIN Tienen lugar sobre la estructura 1aria y principalmente sobre METABOLITOS FORMADOS en la fase I El proceso tiene lugar con CONJUGANTES de origen ENDGENO, mediante enlaces COVALENTES (poco reversibles) Son reacciones BIOSINTTICAS. Necesitan E suministrada por activacin de cofactores o del sustrato cido glucurnico Sulfato Metilacin Acetilacin Glutatin (GSH) Aminocidos

Producto inicial Metabolito

Conjugante activado

Conjugan con

Sustrato activado

REACCIONES DE FASE II. REACCIONES DE CONJUGACIN v CIDO GLUCURNICO Sobre estructuras con grupos: COOH; -OH (fenoles, alcoholes 2arios , 3arios ); -NH2; -SH Reaccin requiere UDPGA (). Catalizada por UDPglucuronosil transferasa. Se produce cambio de configuracin a Actividad localizada en retculo endoplasmtico cel. hgado Excrecin: orina; bilis v SULFATO Sobre molculas con grupos OH y aminas. Sulfatacin. R-OH RO-SO3H R-NH2RNH-SO3H Donador de SO 42- : 3 fosfoadenosil-5-fosfosulfato (PAPS). La fuente de SO 42- es la Cys. Esta via se agota rpido. A dosis elevadas el organismo acude a la excrecin con glucurnico v METILO Biotransformacin de molculas endgenas. No importante en biotransformacin de xenobiticos. Sobre aminas aromticas, fenoles y tioles, dando N-, Oy S- metil conjugados Grupos CH 3 transferidos por cofactor rico en E: (Sadenosil-metionina, SAM). Disminuye solubilidad en agua v ACETILO Ruta biotransformacin de aril aminas por Nacetiltransferasas. Cofactor acetil-CoA.

REACCIONES DE FASE II. REACCIONES DE CONJUGACIN

v GLUTATIN (L-glutamil-L-cisteinil-glicina): GSH Biotransformacin de compuestos orgnicos halogenados a derivados mercaptricos Excrecin: biliar 1) Conjugacin del xenobitico con forma reducida de GSH. Catalizada por glutatin-S-transferasas 2) Transferencia del grupo Glu. Gamma-glutamiltranspeptidasa 3) Prdida de la molcula de Gly. Cisteinil-glicinasa 4) Acetilacin final del componente L-Cys. Acetilasa. Esta fase requiere ATP v AMINOCIDOS Molculas con grupos COOH. Formacin de enlace amida. Sobre todo Gly y Gln 1) Activacin de la molcula xenobitica bajo forma de derivado tioster de la CoA y aporte energtico de ATP. Enzimas cido-CoA-ligasas 2) Transferencia al grupo amino aceptor. Naciltransferasa

FACTORES BIOLGICOS Y AMBIENTALES QUE INFLUYEN EN LA CINTICA DE BIOTRANSFORMACIN(GENTICOS, ESPECIE, RAZA, SEXO, EDAD, GESTACIN, DIETA, RITMOS CIRCADIANOS, FACTORES AMBIENTALES, ESTADOS FISIOLGICOS ANORMALES)

v ESPECIE

FACTORES BIOLGICOS Y AMBIENTALES QUE INFLUYEN EN LA CINTICA DE BIOTRANSFORMACIN(GENTICOS, ESPECIE, RAZA, SEXO, EDAD, GESTACIN, DIETA, RITMOS CIRCADIANOS, FACTORES AMBIENTALES, ESTADOS FISIOLGICOS ANORMALES)

v SEXO Especie Txico Rata Paratin, warfarina Plomo, aldrin Gato Dinitrofenol Conejo Benceno Ratn Nicotina Perro Digitoxina v DIETA

Susceptibilidad Fem > Masc Masc > Fem Fem > Masc Fem > Masc Masc > Fem Masc > Fem

EXCRECIN DEL TXICO Procesos que conducen a eliminacin de la estructura 1aria o de sus metabolitos por la va ms congruente con sus propiedades qumicas Influye en t1/2 del compuesto dentro del organismo y duracin de actividad txica Dificultad en eliminacin: incremento tiempo permanencia y riesgo de daos Tipos: Urinaria, biliar, pulmonar, glndulas mamarias, sudor, saliva Excrecin Urinaria Eliminacin molculas hidrosolubles, por: o Filtracin glomerular (Pm < 60.000 D) o Difusin tubular pasiva o Secrecin tubular activa Velocidad filtracin regulada por intensidad de enlace xenobitico-protena plasmtica. Slo filtra disociados. Acidos dbiles: eliminacin mejor con orina alcalina Bases dbiles: eliminacin favorecida con orina cida

Excrecin biliarHigado: Elimina xenobiticos absorbidos en tracto gastrointestinal a travs de la bilis (sustancias Pm > 300D) Depende del animal estudiado (ratas y ratones buenos excretores biliares) Segn [bilis]/[plasma]: [bilis]/[plasma] = 1. Clase A (Hg, Tl, Cs, Co, ...) [bilis]/[plasma] > 1. Clase B (Pb, AS, Mn, ..) [bilis]/[plasma] < 1. Clase C (Zn, Fe, Cr,...) Sustancias polares excretadas por la bilis, vuelven a intestino y se arrastran con heces. Hidrolasas producidas por bacterias intestinales hidrolizan y devuelven carcter lipoflico primario. En ese caso las molculas se reabsorben por la mucosa intestinal: Ciclo enteroheptico.

Efecto del Pm sobre ruta de excrecin en ratas Xenobitico Pm Bifenilo 154 4-monoclorobifenilo 188 4,4-diclorobifenilo 223 2,4,5,2,5-pentaclorobifenilo 326 2,3,6,2,3,6-hexaclorobifenilo 361

Orina (%) 80 50 34 11 1

Heces (%) 20 50 66 89 99

FASE TOXICODINMICA INTERACCIN ESTRUCTURA ACTIVA-MOLCULA ENDGENA (ADN, ARN, protenas estructurales, libres o asociadas en membranas, enzimas, lpidos, etc.) Efectos txicos No especficos: Sustancias capaces de afectar a diversos rganos (Pb, Cd) Especficos: - por reaccin especfica del txico con los receptores de ese rgano - por distribucin desigual en el organismo - el metabolito txico se forma en ese rgano y no en otro Receptor Estructuras moleculares portadoras de zonas nuclefilas, implicadas en la accin primaria del txico. v Reconocer de modo especfico al agente qumico v Responder con un efecto bioqumico o biofsico a la accin de ese agente Acciones txicas afectan a la estructura celular (rganos subcelulares, alteracin de membranas,...) afectan a la funcin celular (modificacin de AE, alteracin en la permeabilidad membranas, cambios en la reproduccin,...)

Rutas para desarrollar efecto txico v Accin local en el mismo punto de contacto. Sustancias de pH extremos, agentes oxidantes, deshidratantes,...DESTRUCCIN MASIVA DE TEJIDOS v Mera presencia xenobitico en el lugar crtico sin interaccionar con molcula endgena. v Interaccin de estructuras activas (estructura primaria, metabolito del producto inicial, compuesto intermediario reactivo) con molcula diana. ALTERACIN DE LA ESTRUCTURA O FUNCIN CELULAR.

FASE TOXICODINMICA TIPOS DE REACCIONES INVOLUCRADAS EN EFECTOS TXICOS DE XENOBITICOS v FORMACIN DE ENLACE DBIL (REVERSIBLE) Txicos que actan de modo directo sin bioactivacin previa. Efectos que pueden ser agudos a corto plazo: Estructuras interfieren en neurotransmisin (bien agonistas bien antagonistas), toxina botulnica, alcaloides cornezuelo centeno v FORMACIN ENLACE COVALENTE (IRREVERSIBLE) Txicos reactivados por biotransformacin. Al bioactivarse se convierten en estructuras electroflicas: Por oxidacin dando cetonas, epxidos, quinonas Por ruptura heteroltica de enlaces covalentes C-O, N-O dando compuestos electrfilos catinicos Por reaccin con compuestos inorgnicos

La estructura electrfila enlazan con facilidad con las zonas nuclefilas (grupos -NH2 , SH, ...) de macromolculas (ADN, ARN, proteinas, lpidos insaturados, ...). La gravedad del dao depende de la biomolcula receptora: mutagnesis, carcinognesis, teratognesis, sensibilizacin alrgica, necrosis celulares. v FORMACIN DE RADICALES LIBRES Efectos txicos debidos a intermediarios reactivos formados en la biotransformacin: Estructuras electroflicas potentes o radicales libres (molculas que poseen en su orbital externo 1 electrn desapareado) v FORMACIN DE SUPERXIDOS Radical superxido aparece en procesos bioqumicos normales. Anin superxido implicado en accin txica de algunos plaguicidas

FASE TOXICODINMICA

TIPOS DE DAOS SOBRE LAS FUNCIONES CELULARES

v INTERFERENCIAS EN ACTIVIDADES ENZIMTICAS Especficas: Plaguicidas OP sobre acetilcolinesterasa No especficas: As, Hg, Pb sobre grupos SH de enzimas v INTERFERENCIAS EN FUNCIONES GENERALES DE LA CLULA Sustancias lipfilas por acumulacin en membranas v INTERFERENCIAS EN FUNCIONAMIENTO DE SISTEMA ADN-ARNSINTESIS DE PROTEINAS v DAOS POR BLOQUEO DE CAPACIDAD TRANSPORTADORA DE OXGENO DE LA HEMOGLOBINA Oxidacin de Fe 2+ a Fe 3+ (transformacin de hemoglobina a metahemoglobina) v DAOS POR REACCIONES DE SENSIBILIZACIN Desarrollo de mayor susceptibilidad de algunos seres biolgicos a la actividad de un xenobitico. Alrgenos (sustancia muy reactiva frente a protenas y da hipersensibilidad alrgica) v DAOS POR IRRITACIN QUMICA DIRECTA DE LOS TEJIDOS Producen dermatitis qumica, irritacin de mucosas

TIPOS DE EFECTOS TXICOS

MUTAGNESIS. Modificacin del material gentico ESTABLE y TRANSMISIBLE a clulas hijas. Proceso txico producido por induccin de cambios en secuencia normal de pares de bases. o Mutaciones gnicas (slo afectan 1 o varios pares de bases) o Mutaciones cromosmicas (grandes fragmentos ADN afectados) CARCINOGNESIS. Enfermedad crnica relacionada con la exposicin a compuestos presentes en el ambiente TERATOGNESIS. Proceso por el que se producen malformaciones en el embrin y feto HEPATOTOXICIDAD NEFROTOXICIDAD TOXICIDAD SOBRE EL TEJIDO SANGUNEO TOXICIDAD SOBRE EL TEJIDO INMUNE TOXICIDAD SOBRE EL SISTEMA NERVIOSO

EXPOSICIN

ABSORCIN EN SITIOS DE ENTRADA

DISTRIBUCIN EN EL CUERPO

EXCRECIN

METABOLISMOMETABOLITOS MS TXICOS METABOLITOS MENOSTXICOS PRODUCTOS CONJUGACIN

DISTRIBUCIN

INTERACCIN CON MACROMOLCULAS (Protenas, DNA, RNA, Receptores, etc.)

Movilizacin y reparacin

EFECTOS TXICOS (Genticos, carcinognicos, reproductivos, inmunotxicos, etc.)