WYKAAD 1
Pojęcie toksykologii
toksykologia jest dziedziną wiedzy, nauką o truciznach
nazwa pochodzi od greckiego toxon (łuk) lub toxicos (trucizna stosowana do zatruwania
grotów strzał) i logos (nauka)
prekursorem tej dziedziny był Paracelsus, który jako pierwszy opisał właściwości licznych
związków tworząc tym samym podstawy tej nauki. To on jest autorem twierdzenia wielkość
dawki czyni truciznę
Dawka a toksyczność
toksykologia nie wykształciła jednoznacznego pojęcia trucizny, stosuje się zatem pojęcia
substancja skażająca i substancja zanieczyszczająca
substancja skażająca to taka, która jest czynnikiem powodującym efekty szkodliwe
substancja zanieczyszczająca to taka, której obecność nie jest naturalna dla danego
środowiska, lecz nie powoduje obserwowalnych efektów szkodliwych
w związku z tym to dawka, a nie tylko sama budowa chemiczna substancji warunkuje
toksyczność
tylko w nielicznych przypadkach znane są skutki oddziaływania substancji na organizmy i
środowisko, większość związków chemicznych nie była poddawana badaniom, lub badania
trwały krótko
aby stwierdzić toksyczność substancji należy nie tylko określić jej pochłanialność i akumulację
przez środowisko czy organizm. Działanie toksyczne każdego związku musi być powiązane z
wywołaniem zmian morfologicznych lub fizjologicznych w organizmie (zarówno w skali mikro
jak i makro)
Definicja ekotoksykologii
Rejner, 1997 toksykologia to badania substancji w środowisku w aspekcie działania na
organizmy w różnych dawkach
Calow, 1993 toksykologia to ochrona środowiska przed substancjami syntetycznymi
Walker, 1996 toksykologia to badanie szkodliwego działania substancji chemicznych na
ekosystemy
Forbes, 1994 toksykologia to nauka integrująca wiedzę o zanieczyszczeniach i wiedzę o ich
losach w środowisku
jedyna prawidłowa definicja (pierwsze cztery są nieścisłe lub mylne):
toksykologia to nauka o oddziaływaniach substancji toksycznych na organizmy żywe i w
konsekwencji tych oddziaływań ujawniających się skutków na poziomach organizacji
organizmów żywych wyższych niż jeden organizm
Współczesne pojęcie ekotoksykologii i jej zadania
Truhaut w 1969 roku stwierdził, że istnieje potrzeba wyróżnienia nauki zajmującej się
zarówno toksynami jak i środowiskiem (toksykologia +ekologia)
nauka ta została zdefiniowana jako badanie szkodliwych skutków działania związków
chemicznych na cały ekosystem
jest nauką interdyscyplinarną bazująca na naukach biologicznych, medycznych, chemicznych i
matematycznych
poszukuje odpowiedzi na pytania:
o czy czynnik jest toksyczny?
o jaka jest jego toksyczność?
o jakie są konsekwencje ekspozycji na niego?
Podział ekotoksykologii
ekotoksykologia środowiska
ekotoksykologia człowieka
Przyczyny zatruć u ludzi
leki narkomania, lekomania, doping
zawód przemysł, składowanie, obrót
rozmyślność samobójstwa, morderstwa
żywność naturalne toksyny drobnoustrojowe
pestycydy ochrona upraw, żywność
środki gospodarcze chemikalia, tworzywa, kosmetyki
biosfera powietrze, gleba, woda
Skala użycia pestycydów w Europie
największe we Włoszech, Francji, Hiszpanii, Węgrzech i Grecji
najmniejsze w niektórych krajach bałkańskich
w Polsce kształtuje się na niskim poziomie
Metodyka badań ekotoksykologicznych
badania muszą być prowadzone w długiej skali czasu (20, 30 lat) w celu określenia pełnego
efektu danych związków niektóre z nich ujawniają toksyczność po wielu latach
przykładem jest monitoring występowania ptactwa leśnego i tego związanego z rolnictwem
po zastosowaniu pestycydów w celu ochrony roślin
o po kilku latach ptactwo związane ze środowiskiem rolniczym wykazywało załamanie
się populacji
o ptactwo leśne wykazywało oznaki fluktuacji liczebności, lecz były to zmiany
niespowodowane działaniem danej substancji lub jej efekt na to był marginalny
Znane katastrofy ekotoksykologiczne
Clear Lake 1950-1960, zastosowano DDT na muchówki, efektem czego ryby, perkozy oraz
inne ptaki drapieżne jak i plankton wykazywały masowe wymieranie
choroba Minamata 1950, w wyniku zanieczyszczenia rtęcią doszło do akumulacji tego
pierwiastka w łańcuchu troficznym, efektem czego u ludzi zaczęła występować rtęciowica. W
wyniku tego zachorowało 2265 osób (w tym 1784 przypadków zakończonych śmiercią)
choroba itai itai 1960, w prowincji Toyama uprawiano ryż na polach nawożonych ściekami o
dużej zawartości kadmu, pochodzącymi z zakładów przemysłowych. Spożywanie ryżu przez
ludzi spowodowało liczne zaburzenia zdrowia w tym problemy z kośćmi i osteomalację
Sinicowe substancje toksyczne ocena ryzyka
zakwity występują w wodach na całym świecie z różną częstotliwością: Azja 54%, Europa
53%, Afryka 28%, Ameryka Północna 48%, Ameryka Południowa 41%
wynika to z eutrofizacji wód z powodu zbyt dużych ilości azotu i fosforu
toksyny sinicowe należą do różnych kategorii organicznych związków chemicznych
ich przykładem są mikrocystyny, których największe ilości występują w USA, Australii,
Portugalii, Francji, Wielkiej Brytanii
Występowanie sinic a pora roku
sinice pojawiają w postaci tzw. zakwitów w miesiącach ciepłych (głównie letnich), gdzie
przypowierzchniowo znajdują niszę (możliwość przeprowadzania fotosyntezy)
w miesiącach zimowych cała biomasa komórek opada na dno w wyniku zakończenia okresu
wegetacji
Czynniki indukujące produkcję toksyn przez sinice
temperatura
światło
azot i fosfor
mikronutrienty
zasolenie
pH
Podział toksyn sinicowych
hepatotoksyny
o mikrocystyny w wodach słodkich
o nodularyny w wodach słonych
neurotoksyny
o anatoksyna a
o anatoksyna a(s)
o homoanatoksyna a
o suksitoksyna
o neoskusitoksyna
cytotoksyny
o cylindrospermotoksyny
dermatotoksyny
o lyngbyatoksyna a uczulenia, dermatozy
o aplysiatoksyna uczulenia, dermatozy
Hepatotoksyny sinicowe
są cyklicznymi peptydami o masie 800 1100 Da
nodularyny składają się z 5 aa, mikrocystyny z 7 aa
wydzielane są do środowiska na drodze lizy komórek
większość jest dobrze rozpuszczalna w wodzie ze względu na swoją polarność, tylko nieliczne
wykazują właściwości hydrofobowe
mało absorbowalne przez osady denne i zawiesiny
stabilne chemicznie, termostabilne nawet w wysokich temperaturach (np.: gotowanie)
oporne na działanie ekstremalnych wartości pH
zanik połowiczny po 70 dniach w warunkach T=40C, pH=9-10
w ogóle nie ulegają rozkładowi w T=40C i pH=5-7 (warunki zbliżone do zbiorników wodnych)
mogą być usuwane poprzez zastosowanie sorbentów w postaci węgla aktywnego lub piasku
nie ulegają rozkładowi w wyniku klasycznych zabiegów uzdatniania wody (chlorowanie)
dawka śmiertelna została ustalona przez WHO po stwierdzeniu licznych przypadków
śmiertelnych
Budowa hepatotoksyn
do tej pory scharakteryzowano 70 rodzajów
podział mikrocystyn uzależniony jest od przyłączonych podstawników (nazwy literowe zależą
więc od jednoliterowych skrótów aminokwasów)
o mikrocystyna LR X Leu (L) Z Arg (R)
o mikrocystyna RR X Arg (R) Z Arg (R)
o mikrocystyna YR X Trp (Y) Z Arg (R)
Sinicowi producenci toksyn
Anabaena spp. anatoksyny a, mikrocystyny
Aphanizomenon flos-aquae saksitoksyny
Microcystis aureginosa mikrocystyny
Microcystis viridis mikrocystyny
Microcystis wesenbergii mikrocystyny
Planktothrix agardhii mikrocystyny
Objawy po ekspozycji na hepatotoksyny
gorączka, wymioty, ogólne osłabienie (objawy zbliżone do grypy)
biegunka
zapalenie wątroby, nowotwory wątroby (nie powoduje de novo, wzmaga efekt
nowotworzenia w wyniku działania innych substancji)
nasilające się objawy ogólnej niewydolności organizmu
śmierć spowodowana jest szokiem krwotocznym i nekrozą hepatocytów
zgon następuje w ciągu kilku minut do kilku godzin od podania dawki LD50
Biodegradacja i toksyczność hepatotoksyn
mogą być rozkładane tylko przez niektóre bakterie z rodzaju Pseudomonas na drodze
działania fosfatazy zasadowej
do rozkładu w warunkach nie katalizowanych enzymatycznie dochodzi poprzez
fotochemiczny rozpad w obecności barwników (karotenoidy, fitobiliny)
dawka LD50 jest zróżnicowana 25-600 źg/kg masy ciała myszy
formy linearne (a więc te powstałe w wyniku rozkładu) są średnio 100x mniej toksyczne od
form cyklicznych (natywnych), znalazły zastosowanie w farmakoterapii choroby Alzheimera
swoją toksycznością przewyższają klasyczne toksyny (np.: te stosowane do celowych otruć)
Molekularne działanie hepatotoksyn
transportowane są w organizmie transbłonowo wraz z solami żółciowymi
prowadzą do zahamowania aktywności fosfataz białkowych (są ich inhibitorami)
zaburzają stosunek fosforylacja/defosforylacja
w efekcie zaburzeń ufosforylowania reszt białkowych dochodzi do patologii cytoszkieletu
hepatocyty są rozrywane w wyniku działania nieprawidłowych sił na ich błony komórkowe
Monitoring cyjanotoksyn i dopuszczalna dawka
Rodzaje monitoringu
o sanitarno spożywcze
o rolnicze
dopuszczalna dawka toksyn sinicowych ustalona przez WHO to 1źg/dmł wody
Dawki letalne względem innych toksyn LD50
mikrocystyny 50 źg/kg masy ciała
arszenik 10000 źg/kg masy ciała
toksyna grzechotnika 60 źg/kg masy ciała
Historia doniesień o cyjanotoksynach
1878 pomór 800 zwierząt w Australii
1959 13 przypadków śmiertelnych u ludzi w Kanadzie
1960 wysoka zachorowalność w Zimbabwe
1979 140 dzieci i 10 dorosłych zostało poszkodowanych w Australii w wyniku użytku
kąpieliska skażonego cyjanotoksynami. Woda nie wzbudzała podejrzeń (była klarowna) ze
względu na zastosowanie siarczanu miedzi, który spowodował lizę całego kożucha
sinicowego i uwolnienie toksyn, co kilkudziesięciokrotnie zwiększyło ich stężenie.
1992 wiele przypadków toksycznego uszkodzenia dróg oddechowych i bóle głowy w Polsce
1996 600 osób zmarło podczas dializy w Brazylii. Powodem było zanieczyszczenie wody
wykorzystywanej przy zabiegu.
Występowanie cyjanotoksyn w owocach morza
w okresie letnim stężenie toksyn w małżach, skorupiakach i rybach rośnie kilkadziesiąt razy
ponad stężenie bezpieczne dla organizmu człowieka
w innych miesiącach także stężenie przekracza normę, jednak w niewielkim stopniu
Żywność i suplementy na bazie sinic
bardzo dużą popularność w ostatnich latach zyskały tabletki ze spiruliną. Środek ten
występuje m.in. w sinicach i to właśnie głównie one są jej zródłem w produkcji
na rynku dostępne są również tabletki z wysoką zawartością Chlorella
rodzaje Anabaena i Aphanizomenon zawierają w sobie związki wykorzystywane do produkcji
środków stosowanych na zaburzenia nerwowo-mięśniowe. W badaniach analitycznych
wykazują one zawartość neurotoksyn sinicowych
zagrożenie wynika z braku kontroli profilu biochemicznego szczepów sinic z których
produkowane są suplementy i żywność
producenci nie podają parametrów produktu, takich jak czystość, toksyczność. Informacje nie
zawierają również danych podmiotów odpowiedzialnych za nadzór i kontrolę
zastosowanie kombinacji syntetycznych związków chemicznych nie daje takiego samego
efektu jak naturalny surowiec (podobnie jak w przypadku aromatu wanilii MW)
ze względu na wysoką toksyczność wiele krajów (w tym Polska) wpisały cyjanotoksyny do
wojskowego spisu substancji toksycznych mogących znalezć zastosowanie jako broń
biologiczna
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Egzamin Teoria Wykład 01 (10) 14 (15) v 0 12 63 BETASieci komputerowe wyklady dr FurtakWykład 05 Opadanie i fluidyzacjaWYKŁAD 1 Wprowadzenie do biotechnologii farmaceutycznejmo3 wykladyJJZARZĄDZANIE WARTOŚCIĄ PRZEDSIĘBIORSTWA Z DNIA 26 MARZEC 2011 WYKŁAD NR 3Wyklad 2 PNOP 08 9 zaoczneWyklad studport 8Kryptografia wykladBudownictwo Ogolne II zaoczne wyklad 13 ppozwyklad09Sporzadzanie rachunku przepływów pienieżnych wykład 1 i 2więcej podobnych podstron