Otázky ke zkoušce toxikologie a ekologie

Prostudování této kapitoly Vám umožní získat základní přehled oboru Ochrana obyvatelstva. Poskytne Vám základní znalosti v této problematice a budete se v ní schopni orientovat.

Úvod do toxikologie

Toxikologie je vědecký obor, nauka o JEDECH. Ovšem definice jedu je stejně problematická. JED má za následek toxický (škodlivý) účinek na živý organismus. Jinými slovy, toxikologie je věda, která se zabývá studiem škodlivých účinků chemických, fyzikálních nebo biologických agens na živé organismy, a to jak KVALITATIVNÍ, tak KVANTITATIVNÍ.

Je třeba si uvědomit, že i chemická sloučenina nemá ovšem pouze škodlivý účinek. To, co je pro jeden organismus jedem, pro jiného může být léčivé. Látka, která se v organismu běžně nevyskytuje a není ani produktem jeho metabolismu, se nazývá xenobiotikum.

• Noxa = škodlivina.

Noxa je faktor, který svou kvalitou nebo kvantitou (koncentrací, intenzitou), popř. dobou působení, může vyvolat poškození organismu.

Historie toxikologie

Poznatky o jedech a jejich účincích provázely lidstvo odedávna. Znalosti o jedovatých rostlinách a živočichů se ve snaze o přežití přenášely z generace na generaci. První písemné záznamy obsahuje recepty přípravy jedů (např. jedy z bolehlavu, opia aj.).

Čtěte také: Areál rozšíření druhů

Ve starověku byly jedy využívány při výkonu soudní moci k důkazu viny. Obžalovaný byl např. nucen vypít odvar z jedovaté rostliny (např. kyanoglykosidy). Pokud přežil, byla tak prokázána jeho nevina. Tímto způsobem soudní pře skončila.

Kolem roku 1500 př.n.l. vznikla v Indii Agadatantra věnována toxikologii. V antickém Řecku byl popsán účinek jedu z rostliny Conium maculatum, jehož plody obsahují alkaloid koniin. Tímto jedem byl otráven Sokrates při své popravě roku 399 př.n.l.

Theophrastus z Eresu sepsal dílo Historia plantarum (4. stol. př.n.l.). V 1. stol. n.l. popsal Pedanius Dioscorides látky proti jedům (Alexifarmaka) a jedovatých živočiších (Theriaka). V té době byl arsen považován za jeden z nejrychleji zabíjejících jedů.

Mithridates VI. Pontský (134-63 př.n.l.) se proslavil svými pokusy s jedy a protijedy. Pravidelně užíval malé dávky jedů, aby se proti nim stal imunní. Sám vyvinul univerzální protijed (antidotum mithridaticum), jehož základem byl opiový mák (z lněného semínka). Mithridatum je jiným synonymem pro univerzální protijed.

Plinius Starší popsal ve svém díle Naturalis historia VI. známých jedů v - dnes řekněme homeopatických - dávkách. Doporučoval pít krev kachen, které se živí jedovatými rostlinami jako protijedem, který podle Plinia Staršího obsahoval 54 ingrediencí. Jedy se využívaly i ve vojenské taktice.

Čtěte také: Příroda a krajina: Q&A

Arabský lékař Avicenna (980-1037) popsal ve svém díle Kánon medicíny (Canon medicinae) nauku o jedech. Popsal účinky jedů a doporučil dávení jako formu zmírnění akutní otravy.

Dějiny antického Říma se politickými vraždami a sebevraždami jen hemží. Agrippina si otrávenou houbovou omáčkou pojistila nástupnictví svého syna Nera. První soupis jedů, který vydal roku 82 př.n.l. Lucius Cornelius Sulla (138-78 př.n.l.).

Oblíbenými středověkými jedy byly organické látky, např. bolehlavu, jedovaté houby. Dále anorganické sloučeniny arsenu, olova a rtuti. Arsen byl v té době znám jako „král jedů“ a byl často používán v arsenovou pastou (např. k hubení hlodavců).

Proto i nadále zůstala aktuální otázka hledání protijedů. Významnou postavou v historii toxikologie je Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim, známého jako Paracelsus. Ten položil základy experimentálního přístupu a tím i vědecký základ. Došel k závěru, že jedinou proměnnou je DÁVKA.

Travičské praktiky italských mocenských rodů Borgiů v 15. a 16. století jsou také významnou kapitolou v historii toxikologie. Mathieu Joseph Bonaventure Orfila (1787-1853) se stal profesorem toxikologie a soudního lékařství na Sorboně. Je považován za zakladatele toxikologie jako samostatnou vědeckou disciplínu.

Čtěte také: Informace o zkoušce odborné způsobilosti

Orfila se zabýval studiem účinků chemických sloučenin. Experimentoval na zvířata, a je proto právem pokládán za otce moderní toxikologie. Jeho přínosem bylo zavedení chemické analýzy do toxikologické a soudní praxe.

S rozvojem průmyslu a znečišťováním životního prostředí se zrodila i potřeba rozšířit znalosti v oblasti toxikologie. Například v roce 1950 činila světová výroba chemikálií 7 mil. tun.

Je třeba si uvědomit, že se s mnoha chemickými látkami organismus během svého vývoje přirozeně nesetkal. Stejně tak použití chemických bojových látek během 20. století vyžadovalo hlubší studium toxikologie.

V českých kronikách Liber certarum historiarum, je uvedeno, že Přemysl Otakar II. se pokusil otrávit Markétu Babenberskou roku 1261. Dalším známým údajem je pokus o otravu Karla IV. v Pavii, o čemž píše sám panovník.

Dělení toxikologie

Z praktických důvodů se toxikologie člení na užší, specializované obory. Nejrozšířenější je tzv. environmentální toxikologie, která se zabývá výskytem toxických látek ve složkách přírody (voda, půda) i v živých organismech.

Obecná toxikologie

Toxikokinetika

Toxikokinetika popisuje, jak se xenobiotikum dostane do organismu, jak v něm putuje, kde se hromadí, jak se metabolizuje a jak se z organismu vylučuje. Jinými slovy, toxikokinetika studuje cestu, kterou xenobiotikum musí urazit, než dosáhne svého cíle - místa účinku. Sleduje tedy osud xenobiotika od okamžiku, kdy se do organismu dostane.

Vstup xenobiotika do organismu

Xenobiotikum se do organismu může dostat různými cestami:

1. perorální (p. o.) - ústy, požitím
2. inhalační - vdechnutím
3. dermální - přes kůži

Při inhalačním vstupu se vstřebávají plyny, páry a prachové částice. V horních cestách dýchacích se vstřebávají látky hydrofilní. V alveolech - plicních sklípcích se vstřebávají látky hydrofobní. Látky vstřebané v plicích obchází biotransformační bariéru jater.

Vstřebávání látek ovlivňuje teplota. Při vyšší teplotě se látky lépe vstřebávají. V dýchacích cestách dochází k čištění pomocí řasinkovém epitelu sliznic. Částice větší než 5µm jsou zachyceny v nosní dutině, kde jsou spolknuty. Částice menší než 1µm mohou být vydechnuta. Retence je podíl chemikálie zadržené při inhalaci.

Při perorálním podání závisí vstřebávání na pH. Silné kyseliny a zásady mohou poškodit trávicí trakt. Látky v nedisociované formě jsou daleko toxičtější a dráždivější. Záleží také na velikosti molekuly - velké molekuly se nevstřebávají a otravu nezpůsobí.

Vstřebávání probíhá nejvíce v tenkém střevě, kde je velká plocha a dobré prokrvení. Faktory ovlivňující vstřebávání jsou například rozpustnost látky v tucích a ve vodě (lipofilní látky se lépe vstřebávají), velikost molekuly (malé molekuly se lépe vstřebávají), ionizace (ionizované látky se hůře vstřebávají), valence (jednomocné ionty se vstřebávají lépe než dvojmocné, atd.).

Důležitou roli hrají i transportní mechanismy. Některé látky jsou transportovány aktivně, jiné pasivně. Enterohepatální oběh je proces, kdy se látka vstřebává z GIT do krve a následně je vylučována do žluče. Z žluče se látka vrací zpět do GIT. Tělo tak zabraňuje ztrátám důležitých látek jako žlučové kyseliny.

Při dermálním vstupu závisí vstřebávání na mnoha faktorech. Důležitá je celistvost kůže, hydratace, teplota, prokrvenost místa a poranění. Vstřebáním přes kůži se xenobiotikum dostane do krve. Dobře se vstřebávají látky rozpustné v tucích a organických rozpouštědlech.

Distribuce

Distribuce je proces, kterým se xenobiotikum dostává z krve do tkání a orgánů organismu. Její transport na místo účinku probíhá přes biologické membrány. Distribuce závisí na prokrvení orgánů. Nejvíce prokrvené jsou mozek, srdce, játra, ledviny a plíce, nejméně prokrvená je např. tuková tkáň.

Většina látek se v organismu váže na bílkoviny krevní plazmy, přičemž typ vazby ovlivňuje pevnost vzniklého komplexu. Vázaná látka pak tvoří DEPO aplikované látky. Vázaná látka je farmakologicky neúčinná a platí pro ni pomalejší nástup a dlouhodobější účinek (i když menší).

Volná látka je farmakologicky účinná, a tudíž může vyvolávat projevy vyšší toxicity. Volná látka se snadno vylučuje z organismu a může vykazovat nízkou hladinu v plazmě.

Placenta představuje bariéru mezi krevním oběhem matky a krevním oběhem plodu. Snadno pronikají a hromadí se např. lipofilní látky. Placenta tak chrání plod před toxickými účinky látek z těla matkou.

Biotransformace

Biotransformace je proces, kterým se xenobiotikum metabolizuje v organismu. Cílem biotransformace je přeměna lipofilní látky na hydrofilní, aby se mohla vyloučit z organismu. Biotransformace probíhá nejvíce v játrech, ale také v ledvinách, plicích, střevech a kůži.

Subcelulárními místy biotransformace jsou endoplazmatické retikulum, dále pak mitochondrie a cytosol. Nejdůležitější místo biotransformace je endoplazmatické retikulu hepatocytů (jaterních buněk). Biotransformační reakce se dělí do dvou skupin: reakce I. fáze a reakce II. fáze.

• Reakce I. fáze zahrnují oxidaci, redukci a hydrolýzu.
• Při reakcích II. skupiny dochází ke konjugaci xenobiotika s endogenní látkou (např. kyselinou glukuronovou, sulfátem, glutathionem).

Produkty biotransformace jsou obvykle méně toxické a rychleji se vylučují než metabolity po I. fázi. Nicméně, některé metabolity mohou být toxičtější než původní látka.

Vylučování

Vylučování je proces, kterým se xenobiotikum a jeho metabolity odstraňují z organismu. Xenobiotikum může být vylučováno různými cestami:

1. ledvinami (močí)
2. játry (žlučí)
3. plicemi (vydechovaným vzduchem)
4. kůží (potem)
5. mateřským mlékem

Rychlost exkrece xenobiotika z organismu je různá a závisí na mnoha faktorech. Ledviny jsou hlavním orgánem vylučování xenobiotik a jejich metabolitů. Vylučování ledvinami závisí na glomerulární filtraci, tubulární sekreci a tubulární reabsorpci.

Játra vylučují xenobiotika a jejich metabolity do žluče. Žlučí se vylučují především látky s vysokou molekulovou hmotností a lipofilní. Metabolity a konjugáty jsou z jater transportovány do žluče. Vylučování žlučí je ovlivněno transportem přes biologických membrán (jaterní buňka - krev - žluč).

Plicemi se vylučují především plynné látky a těkavé látky. Vylučování plícemi je ovlivněno ventilací plic, průtokem krve plícemi a rozpustností látky v krvi. Výměna látek mezi vzduchem a krví a zpět má velkou účinnost. Plicemi se vylučují organická rozpouštědla lipofilního charakteru, popř. látky, které mají v krvi dostatečná tenze par.

Mateřským mlékem se mohou vylučovat xenobiotika a jejich metabolity. Kojení se nedoporučuje při intoxikaci, např. při dopingu. Některé látky (např. PAU) se tak mohou z tukových tkání dostávat do těla kojence.

Toxikodynamika

Toxikodynamika se zabývá mechanismem účinku xenobiotik na organismus. Hlavní charakteristikou a vlastností chemické látky je její TOXICKÝ ÚČINEK. Toxikodynamika studuje, jak xenobiotikum působí na organismus a jak výsledky tohoto působení popisujeme. Cílem účinku xenobiotik je obvykle buňka.

Buňka

Buňka je základní stavební a funkční jednotkou živých organismů a je základní částí lidského těla. Receptory jsou specializované bílkoviny, které se nacházejí buď volné, nebo vázané na membránu. Receptory se liší svou strukturou a funkcí v různých tkáních, ale také během životního cyklu buňky.

Biologickou membránu si můžeme představit jako dvojvrstvu fosfolipidů s proteiny na povrchu. Při vazbě xenobiotik na cílové místo se uplatňují chemické vazby. Některé látky působí jako inhibitory nervového vzruchu a tím potlačují aktivitu CNS, např. benzen, toluen.

Toxický účinek

Dráždivé látky vyvolávají zánět sliznic dýchacích cest, zažívacího ústrojí nebo kůže. Vyvolávají jej např. kyseliny, louhy, aldehydy. Některé látky se vážou na specifický receptor pro tuto látku. Inhibitor - ireverzibilně se váže na receptor a blokuje ho trvale (např. organofosfáty).

Neurotoxicita je toxický účinek na nervový systém, který může mít vliv na chování, paměť, koordinaci a další neurologické funkce. Neurotoxicita patří k nejzávažnějším toxikologickým problémům. Mezi neurotoxické látky se řadí sloučeniny strukturálně značně odlišné. Nervové buňky jsou vysoce specializované a náchylné k trvalému poškození.

Metabolické aktivace některých xenobiotika mohou vést ke vzniku toxických metabolitů, které je mohou poškodit. Příklad: Zajímavý je synergismus ethanolu a tetrachlormetanu.

Mezi toxické účinky patří také alergie, což je přehnaná reakce imunitního systému na cizorodou látku. Alergie se může projevit různými způsoby, např. kožní vyrážkou, otokem, dušností, anafylaktickým šokem.

Dalším toxickým účinkem je bronchokonstrikce, což je zúžení průdušek, které vede k omezení proudění vzduchu do plic. Bronchokonstrikce je často doprovázena zvýšenou sekrecí hlenu i zúžení průdušek stažením hladkých svalů. Inhibice ...

tags: #otázky #ke #zkoušce #toxikologie #a #ekologie

Oblíbené příspěvky:

• Environmentální snahy Microsoftu skrze fotografii
• Slunné stanoviště pro levanduli
• Ochrana přírody a krajiny
• Pouštní tapety pro váš domov
• Využití Cordyceps sinensis