conceiÇÃo a. turini estefÂnia gastaldello moreira [email protected] fundamentos de de toxicologia curso...
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CONCEIÇÃO A. TURINICONCEIÇÃO A. TURINIESTEFÂNIA GASTALDELLO MOREIRAESTEFÂNIA GASTALDELLO MOREIRA
[email protected]@uel.br
FUNDAMENTOS DE DE TOXICOLOGIA
CURSO DE TOXICOLOGIA
FUNDAMENTOS DE TOXICOLOGIAFUNDAMENTOS DE TOXICOLOGIA
CONTEÚDOCONTEÚDO
• ÁREAS DA TOXICOLOGIA
• CONCEITOS BÁSICOS
• FASES DA INTOXICAÇÃO
- FASE I – Exposição
- FASE II – Toxicocinética
AbsorçãoAbsorção
DistribuiçãoDistribuição
BiotransformaçãoBiotransformação
ExcreçãoExcreção
- FASE III – Toxicodinâmica
- FASE IV - Clínica
FUNDAMENTOS DE TOXICOLOGIAFUNDAMENTOS DE TOXICOLOGIA
OBJETIVOSOBJETIVOS
• Caracterizar as condições de exposição ao Caracterizar as condições de exposição ao agente tóxicoagente tóxico
• Identificar os processos envolvidos na Identificar os processos envolvidos na absorção, distribuição, biotransformação e absorção, distribuição, biotransformação e exceção dos agentes tóxicoexceção dos agentes tóxico
• Reconhecer os principais mecanismos de Reconhecer os principais mecanismos de interação dos toxicantes com o sistema interação dos toxicantes com o sistema biológicobiológico
• Reconhecer o espectro de efeitos Reconhecer o espectro de efeitos apresentados pelo organismo expostoapresentados pelo organismo exposto
CONCEITO DE TOXICOLOGIACONCEITO DE TOXICOLOGIA
É o estudo da interação entre agentes É o estudo da interação entre agentes
químicos e sistemas biológicos com o químicos e sistemas biológicos com o
objetivo de determinar, objetivo de determinar,
quantitativamente, o potencial dos quantitativamente, o potencial dos
agentes químicos em produzir danos que agentes químicos em produzir danos que
resultam em efeitos adversos em resultam em efeitos adversos em
organismos vivosorganismos vivos
(BALLANTYNE, 1999)(BALLANTYNE, 1999)
ToxicologiaToxicologiade alimentosde alimentos
ToxicologiaToxicologiaambientalambiental
Toxicologia deToxicologia demedicamentosmedicamentos
ToxicologiaToxicologiaocupacionalocupacional
ToxicologiaToxicologiasocialsocial
ClínicoClínico AnalíticoAnalítico LegislaçãoLegislação Investigação Investigação
ASPECTOSASPECTOS
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
Toxicologia AmbientalToxicologia Ambiental
Estuda os efeitos nocivos Estuda os efeitos nocivos
causados pela interação entre os causados pela interação entre os
agentes químicos contaminantes agentes químicos contaminantes
do ambiente – do ambiente – água, solo, arágua, solo, ar - -
com o organismo com o organismo
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
Toxicologia OcupacionalToxicologia Ocupacional
Estuda os efeitos nocivos Estuda os efeitos nocivos
produzidos pela interação produzidos pela interação
entre os agentes químicos e entre os agentes químicos e
os contaminantes do os contaminantes do
ambiente de trabalho ambiente de trabalho
com o indivíduo expostocom o indivíduo exposto
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
Toxicologia de AlimentosToxicologia de Alimentos
Estuda as condições em que Estuda as condições em que
os alimentos podem ser os alimentos podem ser
ingeridos, sem causar danos ingeridos, sem causar danos
ao organismoao organismo
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
Toxicologia de Medicamentos Toxicologia de Medicamentos
e Cosméticose Cosméticos
Estuda os efeitos nocivos Estuda os efeitos nocivos
produzidos pela interação de produzidos pela interação de
medicamentos ou cosméticos medicamentos ou cosméticos
com o organismo, decorrentes de com o organismo, decorrentes de
uso inadequado ou da uso inadequado ou da
suscetibilidade individualsuscetibilidade individual
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
Toxicologia Social
Estuda os efeitos nocivos decorrentes do uso não médico de drogas ou fármacos, causando prejuízo ao próprio indivíduo e à sociedade
Áreas de Atuação
CiênciasCiências
BásicasBásicas
QuímicaQuímicaBiologiaBiologiaFisiologiaFisiologia
FarmacologiaFarmacologiaPatologiaPatologiaMedicinaMedicina
TOXICOLOGIATOXICOLOGIAGeralGeral
Áreas Áreas fundamentaisfundamentais
AnalíticaAnalítica ExperimentalExperimental
Áreas Áreas aplicadasaplicadas
ENSINOENSINO
SocialSocial
TOXICOLOGIA REGULATÓRIATOXICOLOGIA REGULATÓRIA
AlimentosAlimentos
MedicamentosMedicamentos
ClínicaClínica
AmbientalAmbiental ECOTOXICOLOGIAECOTOXICOLOGIA
OcupacionalOcupacional
Fonte: Repetto, 1997Fonte: Repetto, 1997
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Agente tóxico ou toxicanteAgente tóxico ou toxicante
Substância química capaz de causar dano a um sistema Substância química capaz de causar dano a um sistema biológico, alterando uma função ou levando-o à morte, biológico, alterando uma função ou levando-o à morte, sob certas condições de exposição.sob certas condições de exposição.
XenobióticoXenobiótico
Termo usado para designar substâncias químicas Termo usado para designar substâncias químicas estranhas ao organismo. Não possuem papel fisiológico estranhas ao organismo. Não possuem papel fisiológico conhecido.conhecido.
Toxina Toxina
Refere-se à substância tóxica produzida por um sistema Refere-se à substância tóxica produzida por um sistema biológico (plantas, animais, fungos e bactérias).biológico (plantas, animais, fungos e bactérias).
VenenoVeneno
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Termo de uso popular utilizado para designar a Termo de uso popular utilizado para designar a substância química, ou mistura de substâncias substância química, ou mistura de substâncias químicas, que provoca a intoxicação ou a morte químicas, que provoca a intoxicação ou a morte com baixas doses. com baixas doses.
Segundo alguns autores, é um termo utilizado Segundo alguns autores, é um termo utilizado especificamente para designar substâncias especificamente para designar substâncias provenientes de animaisprovenientes de animais e plantas, nos quaise plantas, nos quais teriam importantes funções de autodefesa ou de teriam importantes funções de autodefesa ou de predação.predação.
Ex. animais: veneno de cobra, de abelhaEx. animais: veneno de cobra, de abelha
plantas: comigo-ninguém-pode, saia branca plantas: comigo-ninguém-pode, saia branca
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
FármacoFármaco
Toda substância de estrutura química definida capaz Toda substância de estrutura química definida capaz de modificar ou explorar o sistema fisiológico ou de modificar ou explorar o sistema fisiológico ou estado patológico, em benefício do organismo estado patológico, em benefício do organismo receptorreceptor
DrogaDroga
TToda substância capaz de modificar ou explorar o oda substância capaz de modificar ou explorar o sistema fisiológico ou estado patológico, utilizada sistema fisiológico ou estado patológico, utilizada com ou sem intenção de benefício do organismo com ou sem intenção de benefício do organismo receptor. receptor. A palavra droga tem aceitação popular para A palavra droga tem aceitação popular para designar fármacos, medicamentos, matéria-prima de designar fármacos, medicamentos, matéria-prima de medicamentos, alucinógenos e agentes tóxicosmedicamentos, alucinógenos e agentes tóxicos
ToxicidadeToxicidade
Capacidade inerente a um agente tóxico Capacidade inerente a um agente tóxico
de produzir um efeito deletério no de produzir um efeito deletério no
organismo. Ou seja, é a medida relativa organismo. Ou seja, é a medida relativa
do potencial tóxico da substância.do potencial tóxico da substância.
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Dose Letal 50 (DLDose Letal 50 (DL5050) )
Dose, obtida estatisticamente, em mg/kg, de uma Dose, obtida estatisticamente, em mg/kg, de uma determinada substância, necessária para matar determinada substância, necessária para matar 50% de uma população de animais50% de uma população de animais
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
AGENTEAGENTE DLDL5050 (mg/kg) (mg/kg)
Etanol 10.0002Cloreto de sódio 4.000Sulfato ferroso 1.500
Morfina 900Estricnina 2Nicotina 1
Dioxina (TCDD) 0,001Toxina botulínica 0,00001
TOXICIDADE AGUDATOXICIDADE AGUDA
CLASSIFICAÇÃOCLASSIFICAÇÃO
Extremamente tóxica: DL50 < ou = 1 mg/kgExtremamente tóxica: DL50 < ou = 1 mg/kg
Altamente tóxica: DL50 > 1 a 50 mg/kgAltamente tóxica: DL50 > 1 a 50 mg/kg
Moderadamente tóxica: DL50 > 50 a 500 mg/kgModeradamente tóxica: DL50 > 50 a 500 mg/kg
Levemente tóxica: DL50 > 0,5 a 5 g/kgLevemente tóxica: DL50 > 0,5 a 5 g/kg
Relativamente não tóxica: DL50 acima de 5 g/kgRelativamente não tóxica: DL50 acima de 5 g/kg
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Risco = Toxicidade X ExposiçãoRisco = Toxicidade X Exposição
Termo que traduz a probabilidade Termo que traduz a probabilidade estatística de uma substância química estatística de uma substância química provocar efeitos nocivos em condições provocar efeitos nocivos em condições definidas de exposiçãodefinidas de exposição
Substância com alta toxicidade mas baixa exposição baixa probabilidade de causar intoxicações
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Efeito tóxicoEfeito tóxico
Alteração anormal, indesejável ou nociva, decorrente Alteração anormal, indesejável ou nociva, decorrente
da exposição a substâncias potencialmente tóxicasda exposição a substâncias potencialmente tóxicas
Ação tóxicaAção tóxica
Maneira pela qual um agente tóxico exerce sua Maneira pela qual um agente tóxico exerce sua atividade sobre as estruturas teciduaisatividade sobre as estruturas teciduais
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
Antídoto e AntagonistaAntídoto e Antagonista
Agente capaz de neutralizar ou reduzir os Agente capaz de neutralizar ou reduzir os efeitos de uma substância potencialmente efeitos de uma substância potencialmente tóxicatóxica
AntídotoAntídoto é a sustância que se opõe ao é a sustância que se opõe ao efeito tóxico, atuando sobre o próprio efeito tóxico, atuando sobre o próprio toxicantetoxicante
AntagonistaAntagonista é a s é a substância que exerce ubstância que exerce uma ação oposta à do agente tóxico uma ação oposta à do agente tóxico (agonista)(agonista)
PORTANTOPORTANTO
Antídoto: mecanismos de açãoAntídoto: mecanismos de ação
• • neutralizaçãoneutralização
-- antígeno-anticorpoantígeno-anticorpo
• • impedir absorçãoimpedir absorção
-- adsorção (carvão ativado, Terra de Füller)adsorção (carvão ativado, Terra de Füller)
- ligação com proteína (albumina, clara de ovo)- ligação com proteína (albumina, clara de ovo)
• • quelaçãoquelação
- metais (Pb-EDTA)- metais (Pb-EDTA)
CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIACONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA
CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOSCLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS
•Características químicas: Características químicas:
aminas aromáticas, hidrocarbonetos halogenados,
álcoois
•Características físicas: Características físicas:
sólidos, líquidos, gases, vapores, partículas
• Estabilidade ou reatividade química: Estabilidade ou reatividade química:
explosivo, inflamável, oxidante, radioativo
CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOSCLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS
• Ação tóxica:Ação tóxica:
local - irritanteslocal - irritantes
sistêmica - asfixiantes, depressores,sistêmica - asfixiantes, depressores,
hepatotóxicos, carcinogênicoshepatotóxicos, carcinogênicos
• Potencial de toxicidade:Potencial de toxicidade:
extremamente tóxicos, moderadamente tóxicos
• Usos:Usos:
praguicidas, solventes, aditivos alimentares
CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOSCLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS
• Efeitos tóxicos: Efeitos tóxicos:
carcinogênicos, mutagênicos, teratogênicos
hepatotóxicos, nefrotóxicos, neurotóxicos
• Mecanismo de ação:Mecanismo de ação:
anticolinesterásicos, metemoglobinizantes
COMPORTAMENTO CINÉTICO DO AGENTE TÓXICO COMPORTAMENTO CINÉTICO DO AGENTE TÓXICO NO ORGANISMONO ORGANISMO
TOXICANTETOXICANTE
Vias de introdução
Absorção
DISTRIBUIÇÃO (SANGUE)DISTRIBUIÇÃO (SANGUE)
Tóxico livre Tóxico combinadoTóxico livre Tóxico combinado
Produto de biotransformaçãoProduto de biotransformação
CINÉTICACINÉTICA
InteraçãoInteração
EfeitosEfeitosEliminaçãoEliminação BiotransformaçãoBiotransformação
ACUMULAÇÃOACUMULAÇÃO
Combinado LivreCombinado Livre
DINÂMICADINÂMICA
SÍTIO DE AÇÃOSÍTIO DE AÇÃO
(receptores)(receptores)
Fonte: Azevedo; Lima, 2003
FASES DA INTOXICAÇÃO
Fonte: Moraes et al., 1991
. absorção
. distribuição
. eliminação
. biotransformação
Dose ou concentraçãoDose ou concentração
Vias de introduçãoVias de introdução
Duração e freqüência da exposiçãoDuração e freqüência da exposição
Propriedades físico-químicas das substânciasPropriedades físico-químicas das substâncias
Fatores relacionados à suscetibilidade individualFatores relacionados à suscetibilidade individual
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
Depende:Depende:
Fase de contato das superfícies externas ou internas do Fase de contato das superfícies externas ou internas do organismo que entram em contato com o toxicanteorganismo que entram em contato com o toxicante
Dose: é a quantidade de um agente Dose: é a quantidade de um agente administrado para um indivíduo e expressa em administrado para um indivíduo e expressa em unidades de massa por massa (mg de unidades de massa por massa (mg de toxicante/Kg de peso corpóreo)toxicante/Kg de peso corpóreo)
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
• Dose efetiva 50 (DE50)
• Dose letal média (DL50)
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
Concentração: aplica-se à exposição do Concentração: aplica-se à exposição do indivíduo a uma determinada concentração de indivíduo a uma determinada concentração de um agente presente em um compartimento um agente presente em um compartimento (ex. solo, água e ar). É expressa em unidades (ex. solo, água e ar). É expressa em unidades de massa por volume do meio (ex. mg de de massa por volume do meio (ex. mg de toxicante/mtoxicante/m33 de ar; mg de toxicante/L de água; de ar; mg de toxicante/L de água; mg de toxicante/mmg de toxicante/m33 de solo ou em ppm e ppb) de solo ou em ppm e ppb)
• Concentração efetiva 50 (CE50)
• Concentração letal média (CL50)
IntravenosaIntravenosa
RespiratóriaRespiratória
DérmicaDérmica
IntraperitonialIntraperitonial
Sub-cutâneaSub-cutânea
IntramuscularIntramuscular
IntradérmicaIntradérmica
OralOral
Intensidade do Intensidade do Efeito Tóxico Efeito Tóxico
X X Rapidez de RespostaRapidez de Resposta
= superior a= superior a
Via de introduçãoVia de introdução
... Via Respiratória... Via Respiratória
... Via Oral... Via Oral
... Via Dérmica... Via Dérmica
Via de introduçãoVia de introdução
... Via Respiratória... Via Respiratória
... Via Oral... Via Oral
... Via Dérmica... Via Dérmica
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
DURAÇÃO E FREQÜÊNCIA DA EXPOSIÇÃO
AgudaAguda
SobreagudaSobreaguda
SubcrônicaSubcrônica
CrônicaCrônica Administração Administração única única
(repetida < 24 h)(repetida < 24 h)
Exposição repetidaExposição repetida < 1 mês< 1 mês
Exposição repetidaExposição repetida > 1 mês e < 3 meses> 1 mês e < 3 meses
Exposição repetida > 3 meses
Propriedades físico-químicas das substânciasPropriedades físico-químicas das substâncias
SolubilidadeSolubilidade
Pressão de vaporPressão de vapor
Constante de ionizaçãoConstante de ionização
Tamanho da partículaTamanho da partícula
Reatividade químicaReatividade química
EstabilidadeEstabilidade
Coeficiente de partiçãoCoeficiente de partição
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
Fatores relacionados ao organismoFatores relacionados ao organismo
AbsorçãoAbsorção
DistribuiçãoDistribuição
BiotransformaçãoBiotransformação
Espécie Espécie
IdadeIdade
Sexo Sexo
Peso Peso
Diferenças genéticasDiferenças genéticas
Estado de saúdeEstado de saúde
Estado nutricionalEstado nutricional
Condições metabólicasCondições metabólicas
FASE I – EXPOSIÇÃOFASE I – EXPOSIÇÃO
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
Inclui todos os processos envolvidos na Inclui todos os processos envolvidos na relação entre a disponibilidade química e a relação entre a disponibilidade química e a concentração do toxicante nos diferentes concentração do toxicante nos diferentes tecidos do organismo tecidos do organismo
Intervêm nesta fase:Intervêm nesta fase:
• • AbsorçãoAbsorção
•• DistribuiçãoDistribuição
•• BiotransformaçãoBiotransformação
• • ExcreçãoExcreção
EXTERIOREXTERIOR
FLUIDO INTERSTICIALFLUIDO INTERSTICIAL
PLASMAPLASMA
FLUIDO INTERSTICIALFLUIDO INTERSTICIAL
FLUIDO INTRACELULARFLUIDO INTRACELULAR
respiratóriarespiratória
digestivadigestiva
ocularocular
pelepele
mucosamucosa MembranaMembrana
Membrana capilarMembrana capilar
Membrana capilarMembrana capilar
Membrana capilarMembrana capilar
PASSOS DA ABSORÇÃOPASSOS DA ABSORÇÃO
Vias de introduçãoVias de introduçãoCaracterística da membranaCaracterística da membrana
Fatores relacionados Fatores relacionados à substância químicaà substância química
Fatores relacionados aoFatores relacionados aoorganismoorganismo
FATORES QUE INFLUENCIAMFATORES QUE INFLUENCIAM
Fonte: Repetto, 1997
CARACTERÍSTICA DA MEMBRANACARACTERÍSTICA DA MEMBRANA
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANATRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
1.Transporte passivo1.Transporte passivo Difusão simplesDifusão simples FiltraçãoFiltração
2. Transportes especializados2. Transportes especializados
Transporte ativoTransporte ativo
Difusão facilitadaDifusão facilitada
EndocitoseEndocitose
MECANISMOS DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte PassivoTransporte Passivo
- contínuo movimento de moléculas e íons em líquidos ou gases
- depende da lipossolubilidade, gradiente de concentração, coeficiente de partição óleo-água e grau de ionização
Difusão simples Difusão simples
Membrana lipídica
intracelularextracelularextracelular
Toxicante Toxicante Toxicante Toxicante
Ex: álcoois, medicamentosEx: álcoois, medicamentos
• depende do tamanho, carga e forma das partículasdepende do tamanho, carga e forma das partículas
FiltraçãoFiltração
extracelular intracelularextracelular intracelular
Toxicante Toxicante Toxicante Toxicante
membranamembrana
celularcelular
MECANISMOS DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte PassivoTransporte Passivo
Transporte Ativo Transporte Ativo
Requer um “transportador” Requer um “transportador”
Realiza-se contra gradiente de concentraçãoRealiza-se contra gradiente de concentração
Implica gasto de energia (ATP)Implica gasto de energia (ATP)
Utilizado apenas por substâncias de peso Utilizado apenas por substâncias de peso molecular elevado, hidrossolúveis ou molecular elevado, hidrossolúveis ou ionizadasionizadas
Mecanismo utilizado por ácidos e bases Mecanismo utilizado por ácidos e bases fortesfortes
MECANISMOS DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte EspecializadoTransporte Especializado
TRANSPORTE ATIVO TRANSPORTE ATIVO
Líquido extra-celular
Citoplasma
Sítios de fixação de K+
Bomba K+/ Na+
Sítios de fixação de Na+
Fonte: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox2/index.html
Difusão facilitadaDifusão facilitada
• a favor de um gradiente de concentração,
• depende de transportador que torna a substância a ser transposta solúvel em lipídios.
MECANISMOS DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte EspecializadoTransporte Especializado
DIFUSÃO FACILITADADIFUSÃO FACILITADA
Líquido extra-celularPartícula insolúvel em
lipídios
Proteína transportadora
Citoplasma
Fonte: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox2/index.html
• ocorre por quebra da tensão superficial de ocorre por quebra da tensão superficial de vacúolos e formação de vacúolos e formação de vesículas fagocíticas vesículas fagocíticas ou pinocíticasou pinocíticas
Ex: proteínas de alto peso molecularEx: proteínas de alto peso molecular
MECANISMOS DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Transportes EspecializadosTransportes Especializados
EndocitoseEndocitose
ENDOCITOSEENDOCITOSE
Líquido extra-celular
Citoplasma
Membrana
Fonte: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox2/index.html
FATORES RELACIONADOS À FATORES RELACIONADOS À
SUBSTÂNCIA QUÍMICASUBSTÂNCIA QUÍMICA
Hidrossolubilidade: OH, COOH, NH2 , SH, C=O Lipossolubilidade : alquílicos, fenílicos,
naftílicos, halogênios, acetila (CH3COO-)
Solubilidade
Grau de ionização do toxicanteGrau de ionização do toxicante
• valores de pKavalores de pKa (logaritmo negativo da constante (logaritmo negativo da constante de dissociação) do toxicantede dissociação) do toxicante
• pH do meiopH do meio (plasma, estômago, intestino, urina (plasma, estômago, intestino, urina etc.) etc.)
determinarão a proporção entre formas Ionizadas (I) determinarão a proporção entre formas Ionizadas (I) e Não Ionizadas (NI) nos compartimentose Não Ionizadas (NI) nos compartimentos
FATORES RELACIONADOS À FATORES RELACIONADOS À SUBSTÂNCIA QUÍMICASUBSTÂNCIA QUÍMICA
EQUAÇÃO DE HANDERSON-HASSELBACHEQUAÇÃO DE HANDERSON-HASSELBACH
GRAU DE IONIZAÇÃO DO TOXICANTEGRAU DE IONIZAÇÃO DO TOXICANTE
pH do meiopH do meio pKa do toxicantepKa do toxicante
para ácidos fracos: Rpara ácidos fracos: RCOOH COOH RCOO RCOO-- H H++
pKa - pH =pKa - pH =
para bases fracas: Rpara bases fracas: R NH NH33+ + RNH RNH22 H H++
pKa - pH pKa - pH ==log log I I
NINI
log log NINI
[I][I]
Onde:
I = forma ionizada
NI = forma não ionizada
PlasmaPlasma(pH = 7,4)(pH = 7,4)
R-COOHR-COOH
R-COOR-COO-- + H+ H++
NINI
II
Suco gástrico(pH = 1,4)
R-COOH
R-COO- + H+
NI
I
10210-4
Composto ácido: AAS (pKa = 3,4)Composto ácido: AAS (pKa = 3,4)
M
E
M
B
RA
N
A
PASSAGEM DE UM COMPARTIMENTO A OUTRO SEGUNDO O pH
pH alto pH baixo
BASESBASES ÁCIDOSÁCIDOS
Fonte: Repetto, 1997
MMEEMMBBRRAANNAA
Fortes ÁCIDOS pKa BASES FracosFortes ÁCIDOS pKa BASES Fracos
Cafeína*Cafeína*DapsonaDapsonaOxazepan*Oxazepan*Nitrazepan*Nitrazepan*DiazepanDiazepanQuininaQuininaQuinidinaQuinidinaClordiazepóxidoClordiazepóxidoProfoxifenoProfoxifenoReserpinaReserpinaKanamicinaKanamicinaLidocaínaLidocaínaQuininaQuininaQuinidinaQuinidinaMeperidinaMeperidinaProcainamidaProcainamidaEfedrinaEfedrinaAnfetaminaAnfetaminaTolazolinaTolazolinaMecamilaminaMecamilaminaGuanetidinaGuanetidina
00
11
22
33
44
55
66
77
88
99
1010
1111
1212
1313
1414
PenicilinasPenicilinasÁcido salicílicoÁcido salicílicoÁcido acetilsalicílicoÁcido acetilsalicílicoWarfarinaWarfarinaTolbutamidaTolbutamidaSulfadimetoxinaSulfadimetoxinaFenobarbitalFenobarbitalTiopentalTiopentalFenitoínaFenitoínaTeofilinaTeofilinaGlutetimidaGlutetimida*Nitrazepan*Nitrazepan*Oxazepan*Oxazepan
CafeínaCafeínaFracosFracos FortesFortes
VALORES APROXIMADOS DE pKa DE ALGUNS ÁCIDOS E BASESVALORES APROXIMADOS DE pKa DE ALGUNS ÁCIDOS E BASES
ABSORÇÃOABSORÇÃO
ConceitoConceito:: é o processo de transferência do
agente químico do local de administração
para a circulação geral. Esse processo se
dá através das membranas biológicas
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
VIAS DE INTRODUÇÃO
Agente Agente tóxicotóxico
Barreira Biológica
Sistema Sistema biológicobiológico
Cutânea
Gastrintestinal
Alveolar
Vascular
Hemato-encefálica
Placentária
ABSORÇÃO GASTRINTESTINAL
• Fatores que influenciamFatores que influenciam
Relacionados ao toxicante
- lipossolubilidade
- dissociação
- propriedades irritativas
e eméticas
- resistência ao pH estomacal,
enzimas digestivas e enzimas
da microflora intestinal
Estado de plenitude ou vacuidade GI
Interação físico-química entre compostos no conteúdo intestinal
• 100% via oral100% via oral• 50% via retal50% via retal• 0% via 0% via
sublingualsublingual
EFEITO DA PRIMEIRA PASSAGEM OU ELIMINAÇÃO PRÉ-SISTÊMICA
ABSORÇÃO PULMONAR
• Extensa área de absorção
área alveolar ~90 m2
• Rápida intoxicação
pulmão coração
• Absorção
Gases
Vapores
Partículas sólidas e
líquidas
P ar alveolar > P sangue: absorçãoP ar alveolar > P sangue: absorçãoP ar alveolar < P sangue: eliminaçãoP ar alveolar < P sangue: eliminação
ABSORÇÃO PULMONAR
ABSORÇÃO PULMONAR DE GASES E VAPORES
• Solubilidade no sangueSolubilidade no sangue propriedades físico-propriedades físico-
químicas do solutoquímicas do soluto
• Equilíbrio sangue-alvéoloEquilíbrio sangue-alvéolo rápido para substâncias rápido para substâncias
pouco solúveis no sanguepouco solúveis no sangue lento para substâncias lento para substâncias
muito solúveis no sanguemuito solúveis no sangue
• Fatores limitantes da absorçãoFatores limitantes da absorção circulação: equilíbrio rápidocirculação: equilíbrio rápido respiração: equilíbrio lentorespiração: equilíbrio lento
Alvéolos
Partículas > 5 m remoção mecânica
Partículas 1-5 m remoção mucociliar
Partículas < 1 m absorção
ABSORÇÃO PULMONAR MATERIAL PARTICULADO
ABSORÇÃO CUTÂNEA
• Dificultada pelo extrato córneo
Fatores que influenciam Ligados ao agente
lipossolubilidade, grau de dissociação, peso lipossolubilidade, grau de dissociação, peso
molecular, volatilidade, viscosidademolecular, volatilidade, viscosidade
Ligados ao indivíduo
região da pele, integridade da pele, região da pele, integridade da pele,
pilosidades locais, vascularizaçãopilosidades locais, vascularização
Ligados às condições de contato ou da exposição
duração e tipo do contato, temperatura local duração e tipo do contato, temperatura local
da pele e do ambienteda pele e do ambiente
ABSORÇÃO CUTÂNEA
DISTRIBUIÇÃODISTRIBUIÇÃO
FATORES LIGADOS AO AGENTE TÓXICO FATORES LIGADOS AO AGENTE TÓXICO
• • lipossolubilidade - lipossolubilidade - quanto maior a lipossolubilidade mais
rápida a chegada aos órgãos-alvo
• grau de ionização – grau de ionização – quanto menor a ionização maior a absorção
• afinidade com moléculas orgânicas – afinidade com moléculas orgânicas – quanto maior a afinidade mais lenta a distribuição aos órgãos-alvo
Ex: CO e Hb, chumbo e ossos, clorados e tecido adiposo, Ex: CO e Hb, chumbo e ossos, clorados e tecido adiposo,
metais e grupos SHmetais e grupos SH
• grau de oxidação do toxicantegrau de oxidação do toxicante
Ex: AsEx: As3+3+ (cumulativo) e As (cumulativo) e As5+ 5+ (eliminado)(eliminado)
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
DISTRIBUIÇÃODISTRIBUIÇÃO
FATORES LIGADOS AO ORGANISMOFATORES LIGADOS AO ORGANISMO
• Fluxo sangüíneo (fígado, baço, rins, pulmões)Fluxo sangüíneo (fígado, baço, rins, pulmões)
• Conteúdo hídrico (rins) ou lipídico (SNC) do órgãoConteúdo hídrico (rins) ou lipídico (SNC) do órgão
• Capacidade de biotransformação Capacidade de biotransformação
• integridade do órgão integridade do órgão
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
SÍTIOS DE ARMAZENAMENTOSÍTIOS DE ARMAZENAMENTO
1 - AFINIDADE POR DIFERENTES TECIDOS
• Ligação às proteínas plasmáticas
competição entre toxicantes
condições patológicas
concentração do agente
concentração protéica
pH
idade
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
SÍTIOS DE ARMAZENAMENTOSÍTIOS DE ARMAZENAMENTO
1 - AFINIDADE POR DIFERENTES TECIDOS
• Ligações celulares
tecido adiposo
tecido ósseo
leite materno
COMPLEXAÇÃO DE AGENTES TÓXICOS COM COMPLEXAÇÃO DE AGENTES TÓXICOS COM PROTEÍNASPROTEÍNAS
Fonte: Repetto, 1997
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
SÍTIOS DE ARMAZENAMENTOSÍTIOS DE ARMAZENAMENTO
2- PRESENÇA DE MEMBRANAS OU BARREIRAS DE EXCLUSÃO
• Barreira hematoencefálica
• Barreira placentária
PRINCIPAIS SÍTIOS DE PRINCIPAIS SÍTIOS DE ARMAZENAMENTOARMAZENAMENTO
• fígadofígado
• rinsrins
• SNCSNC
• ossosossos
• cabeloscabelos
• leite materno, etc.leite materno, etc.
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
BIOTRANSFORMAÇÃOBIOTRANSFORMAÇÃO
Conceito:Conceito:
Conjunto de Conjunto de alterações químicas (ou alterações químicas (ou
estruturais)estruturais) que as substâncias sofrem no que as substâncias sofrem no
organismo, geralmente por processos organismo, geralmente por processos
enzimáticos, para formar derivados enzimáticos, para formar derivados mais mais
polarespolares e e mais hidrossolúveismais hidrossolúveis, e facilitando , e facilitando
a excreção renal. a excreção renal.
Fase II – ToxicocinéticaFase II – ToxicocinéticaFASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
I N ATI VOS( destoxifi cação)
ATI VOS( bioativação)
METABÓLI TOS
XEN O BI Ó TI CO
BIOTRANSFORMAÇÃOBIOTRANSFORMAÇÃO
• Natureza químicaeletrofílicosnucleofílicosradicais livres
• Moléculas celulares alvosDNAproteínaslipídios
METABÓLITOS TÓXICOSMETABÓLITOS TÓXICOS
METABÓLITOS TÓXICOSMETABÓLITOS TÓXICOS
BIOATIVAÇÃO E DESTOXIFICAÇÃO DO BIOATIVAÇÃO E DESTOXIFICAÇÃO DO
PARACETAMOLPARACETAMOL
Glicunonidação Paracetamol Sulfatação
Metabólito eletrofílicoMetabólito eletrofílico
reativoreativo
Glutationa Proteínas hepáticas
Destoxificação Morte celular
Citocromo P450
• Etapas sucessivas
• Diferentes enzimas
estrutura química do substrato
• Classificação das reações
Reações de fase I (não sintéticas)Reações de fase II (sintéticas)
REAÇÕES DE BIOTRANSFORMAÇÃO
-OH
FASE IFASE I FASE IIFASE II
BENZENO FENOL FENIL SULFATOBENZENO FENOL FENIL SULFATO
-OSO3H
FASES DA BIOTRANSFORMAÇÃOFASES DA BIOTRANSFORMAÇÃO
FASES DA BIOTRANSFORMAÇÃOFASES DA BIOTRANSFORMAÇÃO
• Fase I
grupo funcional inserido ou exposto
(-OH, -NH2, -SH, -COOH)
pequeno aumento da hidrofilicidade
metabólito quimicamente mais reativo
substrato para a fase II
• Fase II
combinação com um doador endógeno
grande aumento da hidrofilicidade
FASES DA BIOTRANSFORMAÇÃOFASES DA BIOTRANSFORMAÇÃO
• Oxidação (perda de eOxidação (perda de e--))
Adição de oxigênioAdição de oxigênio
hidroxilaçãohidroxilação
epoxidaçãoepoxidação
sulfoxidaçãosulfoxidação
DesidrogenaçãoDesidrogenação
DesaminaçãoDesaminação
DessulfuraçãoDessulfuração
DesalquilaçãoDesalquilação
• Redução
Azo-redução
Nitro-redução
Desalogenação redutora
Redução de carbonila
• Hidrólise
REAÇÕES DE FASE I
• Citocromo P-450Citocromo P-450
• Álcool desidrogenaseÁlcool desidrogenase
• Aldeído desidrogenaseAldeído desidrogenase
• Xantina oxidaseXantina oxidase
• Monoamina oxidaseMonoamina oxidase
• Diamina oxidaseDiamina oxidase
• Flavina monooxigenasesFlavina monooxigenases
ENZIMAS OXIDATIVASENZIMAS OXIDATIVAS
• Conjunto de cerca de 50 enzimas
(hemeproteínas) no homem localizadas nos
microssomos
• CYP 2D6 (família, subfamília, gene)
• Metabolizam a maioria dos xenobióticos
lipossolúveis
• Várias reações enzimáticas distintas
epoxidação, hidroxilação, desalquilação,
oxidação, dessulfuração, desalogenação,
desaminação
CITOCROMO P-450CITOCROMO P-450
CICLO OXIDATIVO DO CITOCROMO P-450CICLO OXIDATIVO DO CITOCROMO P-450
1. Cit P450 oxidado + xenobiótico
2. Doação de um e- pelo NADPH para a flavoproteína, que reduz o complexo cit P-450 + xenobiótico
3. Complexo citP-450 + xenobiótico liga-se ao O2 e capta mais um e-. Ambos os e- são transferidos ao O2 desmembrando-o
4. Um O liga-se ao substrato e o outro entra na produção de uma H2O. Enzima se oxida novamente
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO: ADIÇÃO DE O2
hidroxilaçãohidroxilação
sulfoxidaçãosulfoxidação
OXIDAÇÃO POR ADIÇÃO DE O2
epox
idaç
ão
epox
idaç
ão
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO
desaminaçãodesaminação
desidro
genação
desidro
genação
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO
dessulfuraçãodessulfuração
desalquilaçãodesalquilação
• Substrato ganha elétrons
• Enzimas do citocromo P-450 são mais
importantes, mas também existem
enzimas citosólicas e da microflora
intestinal
• Citocromo P-450 transfere e- direto ao
substrato ao invés de ativar o O2
• Geralmente são reações de bioativação
REAÇÕES DE REDUÇÃO
REAÇÕES DE REDUÇÃO
• Adição de uma molécula de água
• Grupo -OH inserido em um metabólito e -H em outro
• Xenobióticos que apresentem ligação éster ou amida
• Biotransformação de moléculas grandes (ésteres, amidas, hidrazinas, carbamatos)
• Enzimas não microssomais
REAÇÕES DE HIDRÓLISE
REAÇÕES DE HIDRÓLISE
• Enzimas citosólicas (principalmente)sintetasestransferases
• Doadoresác. glicurônico (glicuronidação)sulfato (sulfatação)acetil-CoA (acetilação)S-adenosilmetionina (metilação)glicina (conjugação com glicina)glutationa (conjugação com glutationa)
REAÇÕES DE FASE II
• Ocorre no REOcorre no RE• Reação mais importante Reação mais importante
em mamíferosem mamíferos• Substratos contendo Substratos contendo
-OH, -SH, -NH-OH, -SH, -NH22,, -COOH, -COOH,
-CH-CH• Excreção biliarExcreção biliar
-glicuronidase-glicuronidase
(microflora)(microflora)
reabsorçãoreabsorção
FASE II: glicuronidação
• Ocorre no citosolOcorre no citosol• Importante em Importante em
mamíferosmamíferos• Substratos Substratos
contendocontendo
-OH aromático, -OH aromático,
-NH-NH2 2 aromático, aromático, álcooisálcoois
• Excreção renalExcreção renal
FASE II: sulfatação
• Reação entre um Reação entre um aminoácido aminoácido endógeno endógeno (glicina) e um (glicina) e um ácido carboxílico ácido carboxílico aromáticoaromático
FASE II: conjugação peptídica
FASE II: conjugação com glutationa
• Citoplasma e RECitoplasma e RE• Importante para metabólitos eletrofílicos Importante para metabólitos eletrofílicos
(epóxidos, oxiarenos, hidroxilaminas)(epóxidos, oxiarenos, hidroxilaminas)
Glutationa S-transferaseGlutationa S-transferase
Glutâmico, cisteína, glicina
CONSEQÜÊNCIAS DA BIOTRANSFORMAÇÃOCONSEQÜÊNCIAS DA BIOTRANSFORMAÇÃO
Favorecer a excreção por formação de Favorecer a excreção por formação de compostos mais polarescompostos mais polares
Reduzir a toxicidade do agente tóxico (caso Reduzir a toxicidade do agente tóxico (caso mais freqüente)mais freqüente)
• Transformar o produto original em compostos Transformar o produto original em compostos mais ativosmais ativos
FATORES QUE MODIFICAM A FATORES QUE MODIFICAM A BIOTRANSFORMAÇÃOBIOTRANSFORMAÇÃO
constitucionais: constitucionais: espécie, gênero, espécie, gênero,
variabilidade genética, idadevariabilidade genética, idade•FATORES FATORES INTERNOS INTERNOS condicionais: condicionais: dieta e estado dieta e estado nutricional, estado patológiconutricional, estado patológico
FATORES QUE MODIFICAM A FATORES QUE MODIFICAM A BIOTRANSFORMAÇÃOBIOTRANSFORMAÇÃO
indução enzimáticaindução enzimática• FATORES EXTERNOSFATORES EXTERNOS
inibição enzimáticainibição enzimática
EXCREÇÃO / ELIMINAÇÃOEXCREÇÃO / ELIMINAÇÃO
ConceitoConceito::
ExcreçãoExcreção - processo pelo qual uma substância - processo pelo qual uma substância é expulsa do organismoé expulsa do organismo
Eliminação por biotransformaçãoEliminação por biotransformação - processo - processo pelo qual as substâncias mudam de estrutura, pelo qual as substâncias mudam de estrutura, mas continuam no organismo sob a forma de mas continuam no organismo sob a forma de metabólitosmetabólitos
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
EXCREÇÃO / ELIMINAÇÃOEXCREÇÃO / ELIMINAÇÃO
VIASVIAS::
Renal (através da urina)Renal (através da urina) Pulmonar (através do ar expirado)Pulmonar (através do ar expirado) Biliar (através da bile)Biliar (através da bile) SuorSuor SalivaSaliva LeiteLeite Gastrintestinal (pelas fezes)Gastrintestinal (pelas fezes)
FASE II – TOXICOCINÉTICAFASE II – TOXICOCINÉTICA
Fonte: Repetto, 1997Fonte: Repetto, 1997
EFEITO DO pH URINÁRIO SOBRE A REABSORÇÃO EFEITO DO pH URINÁRIO SOBRE A REABSORÇÃO E EXCREÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA IONIZADAE EXCREÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA IONIZADA
ParedeParede Urina pHUrina pH
PlasmaPlasma tubulartubular ácidoácido
HX HX H H++ + X + X--
Urina pHUrina pH ParedeParede
básicobásico tubular tubular PlasmaPlasma
XX-- + H + H++ HX HX
Á
C
I
D
O
S
F
R
A
C
O
S
Forma de Forma de
transportetransporte
Forma Forma ativaativa Forma Forma
ativaativa
PRODUTOS PRODUTOS NOCIVOSNOCIVOS
AbsorçãoAbsorção
Fluido extracelularFluido extracelular
Drogas em forma Drogas em forma ativaativa
Drogas em forma de Drogas em forma de transportetransporte
Produtos inativosProdutos inativos
Local de açãoLocal de ação
principalprincipal
Local de ação Local de ação
secundáriosecundário
EstímuloEstímulo
EstímuloEstímulo
RelaçãoRelaçãoestímuloestímulo
efeitoefeito
RelaçãoRelaçãoestímuloestímulo
efeitoefeito
EfeitosEfeitoscolateraiscolaterais
Efeito Efeito
terapêutico terapêutico ou tóxicoou tóxico
Ativação Ativação metabólicametabólica
Degradação Degradação
metabólicametabólica
XENOBIÓTICO
XENOBIÓTICO
Ligado a proteínasLigado a proteínas
Fonte: Repetto, 1997
FASE III – TOXICODINÂMICAFASE III – TOXICODINÂMICA
Compreende os mecanismos de Compreende os mecanismos de
interação entre as moléculas do interação entre as moléculas do
toxicante e os sítios de ação, toxicante e os sítios de ação,
específicos ou não, dos órgãos e, específicos ou não, dos órgãos e,
conseqüentemente, o aparecimento conseqüentemente, o aparecimento
de desequilíbrio homeostáticode desequilíbrio homeostático
Organismo OrganismoSítio de Ação
Efeito tóxico
Dose administradado toxicante
Concentraçãoadequada
Alterações bioquímicase fisiológicas
Bioativação
• Xenobiótico original chumbo, tetrodotoxina, cianetochumbo, tetrodotoxina, cianeto
• Metabólito do xenobiótico fluoroacitrato (fluoracetato), ácido oxálico fluoroacitrato (fluoracetato), ácido oxálico
(etilenoglicol)(etilenoglicol)
• Espécies reativas de oxigênio ou de nitrogênio OHOH (diquate, doxorubicina)(diquate, doxorubicina)
• Compostos endógenos bilirrubina deslocada da albumina pela bilirrubina deslocada da albumina pela
sulfonamidasulfonamida
DESENCADEADORES DO EFEITO TÓXICO
CLASSIFICAÇÃO DOS TÓXICOS QUANTO CLASSIFICAÇÃO DOS TÓXICOS QUANTO AOS SEUS MODOS DE AÇÃOAOS SEUS MODOS DE AÇÃO
• InespecíficosInespecíficosefeito depende de suas propriedades efeito depende de suas propriedades
físico-químicasfísico-químicasácidos ou bases que são irritantes e ácidos ou bases que são irritantes e
corrosivos nos tecidos de contatocorrosivos nos tecidos de contato
• EspecíficosEspecíficosefeito mais seletivo pois atuam em efeito mais seletivo pois atuam em
uma “estrutura-alvo” (enzimas, uma “estrutura-alvo” (enzimas, moléculas transportadoras, canais moléculas transportadoras, canais iônicos, ácidos nucleicos, etc)iônicos, ácidos nucleicos, etc)
FATORES QUE DETERMINAM A SELETIVIDADE DE AÇÃO DE UM TÓXICO
• Ligação seletiva do tóxico a um determinado componente celular ou bioquímico
bloqueador de canais de Nabloqueador de canais de Na++
influenciará células excitáveisinfluenciará células excitáveis
• Distribuição seletivaPorosidade do endotélio capilarPorosidade do endotélio capilar
favorece acúmulo e ação de xenobióticos nos favorece acúmulo e ação de xenobióticos nos rins e fígadorins e fígado
Transporte de membrana especializadoTransporte de membrana especializado paraquate entra no pneumócito através de uma paraquate entra no pneumócito através de uma
proteína carreadoraproteína carreadora
Ligação a compostos intracelularesLigação a compostos intracelulares ligação do MPTP à melanina presente na ligação do MPTP à melanina presente na
substância negrasubstância negra
FATORES QUE DETERMINAM A SELETIVIDADE DE AÇÃO DE UM TÓXICO
"SOMENTE A DOSE CORRETA DIFERENCIA O VENENO DO REMÉDIO.”
Paracelsus (1493-1541)
0
20
40
60
80
100
Dose
Re
sp
os
ta
Sem efeito Efeito pequeno
Efeito moderado
Efeito grave
Morte
• Quanto maior a dose, maiores são os efeitos
• Existem níveis de exposição seguros para a saúde humana (exceção para substâncias mutagênicas)
RELAÇÃO DOSE-RESPOSTA OU CONCENTRAÇÃO-RESPOSTA
RELAÇÕES DOSE-RESPOSTA
• QuantitativaMaior a dose, mais intenso o efeitoEx: hipertrofia hepática, freqüência
cardíaca
• QuantalMaior a dose, maior o número de
indivíduos que respondemEx: morte, convulsão
CURVAS DOSE-RESPOSTA
• Para efeitos que apresentam limiar de segurança (threshold)
• Para efeitos que não apresentam limiar de segurança
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
log dose
% r
esp
ost
a0
20
40
60
80
100
log dose
% r
esp
ost
a
Threshold
MECANISMOS DE TOXICIDADE
• Alteração da expressão gênica
• Alteração química de proteínas específicas
• Alteração do funcionamento de células excitáveis
• Prejuízo da síntese de ATP
• Aumento de Ca2+ intracelular
• Estresse oxidativo
EXPRESSÃO GÊNICAEXPRESSÃO GÊNICA
EXPRESSÃO GÊNICAEXPRESSÃO GÊNICA
Região estrutural
Região reguladora
Codificaaa
Modulaexpressão
Genes
Alteração
Níveisinadequados
proteínas
CromossomoAlteração
Alteraçãoestruturaprotéica
EXPRESSÃO GÊNICA
Extracelular
Citoplasma
Núcleo
Sinal externo (ligantes)(fatores de crescimento, citocinas, hormônios)
Receptores de membrana
Ativação de proteínaquinases
Ativação da cascata de fosforilação proteica
Ativação de fatorde transcrição
Ligação à regiãoreguladora do gene
Transcrição gênica
Síntese proteica
Ligante(hormônios)
Citoplasma
ALTERAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICAALTERAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA• Influência na produção de sinais externos
herbicida amitrole TSH tumores tireoidenanos
• Influência na transdução de sinaisestímulo de PK efeito proliferativo
forbolester mimetiza diacilglicerolforbolester mimetiza diacilglicerolinibição de fosfatase efeito proliferativo
arsenitoarsenitoinibição de PK efeito anti-proliferativo
estaurosporina induz apoptoseestaurosporina induz apoptose
• Alteração da transcriçãointeração com fatores de transcrição
Cd substitui Zn no fator MTF1Cd substitui Zn no fator MTF1dietilestibestrol substitui estrógeno na ligação dietilestibestrol substitui estrógeno na ligação ao receptor de estrógenoao receptor de estrógeno
interação com a região reguladoracompostos genotóxicos que se ligam à região compostos genotóxicos que se ligam à região alterando transcriçãoalterando transcrição
Sinal externo
Receptores de membrana
Ativação de proteínaquinase
Ativação da cascata de fosforilação proteica
Ativação de fator de transcrição
Ligação à regiãoreguladora do gene
Transcrição gênica
Síntese proteica
Ligante
• Metais complexam-se com -SH inibição Hg + proteínas do citoesqueleto prejuízo
da migração neuronal durante o desenvolvimento desalinhamento de neurônios corticais
Pb + proteínas envolvidas na síntese do heme anemia
ALTERAÇÃO QUÍMICA DE PROTEÍNAS ESPECÍFICAS
• Organofosforados fosforilam enzima acetilcolinesterase
CÉLULAS EXCITÁVEIS E CONTROLE
Junçãoneuromuscular
SinapseJunçãoneuro-efetora
M. liso e cardíaco
M. esquelético Neurônio
Liberação do neurotransmissor (NT) Término da ação do NT
Fonte: Silverthorn D. U. Fisiologia Humana – uma abordagem integrada. SP: Manole, 2003
NEUROTRANSMISSÃO
1
2
3
1) Recaptura2) Metabolização3) Difusão sangüínea
ALTERAÇÃO DO FUNCIONAMENTO DE CÉLULAS EXCITÁVEIS
• Alteração da disponibilidade do NT alteração da liberação
toxina botulínica toxina botulínica Ach Ach anfetamina anfetamina DA, 5-HT, NA DA, 5-HT, NA
alteração da metabolização organofosforados inibem AChEorganofosforados inibem AChE
alteração da recaptura cocaína inibe recaptura de DA, 5-HT, NAcocaína inibe recaptura de DA, 5-HT, NA
ALTERAÇÃO DO FUNCIONAMENTO DE CÉLULAS EXCITÁVEIS
• Interação com o receptor Agonista
LSD em receptores 5HT2ALSD em receptores 5HT2A THC em receptores canabinóides THC em receptores canabinóides
Antagonista curare em receptores nicotínicoscurare em receptores nicotínicos estricnina em receptores glicinérgicosestricnina em receptores glicinérgicos aldrin em receptores GABA-Aaldrin em receptores GABA-A
ALTERAÇÃO DO FUNCIONAMENTO DE CÉLULAS EXCITÁVEIS
• Ação em canais iônicos bloqueio
tetrodotoxina em canais de Natetrodotoxina em canais de Na++ no músculo no músculo esqueléticoesquelético
antidepressivos tricíclicos em canais de Naantidepressivos tricíclicos em canais de Na++ cardíacocardíaco
abertura batracotoxina e organoclorados em canais de batracotoxina e organoclorados em canais de
NaNa++
• Alteração da fluidez da membranasolventes
SÍNTESE DE ATPCitoplasma
Matriz mitocondrial
Cristas mitocondriaisFonte: Lehninger A.L. et al. Princípios de Bioquímica. SP: Sarvier, 1996.
Esta figura ilustra a força próton-motora. Note que, à medida que e - vão passando pelas proteínas da cadeia respiratória, H+ vão sendo colocados para fora. Como a membrana mitocondrial interna é impermeável aos íons H+, cria-se um gradiente eletroquímico no espaço intramembrana. A proteína ATP-sintase permite a passagem desses íons H+ e, quando os mesmos atravessam por ela, a energia eletroquímica impulsiona esta proteína a catalisar a incorporação de um fosfato ao ADP, formando o ATP.
Fonte: Silverthorn D. U. Fisiologia Humana – uma abordagem integrada. SP: Manole, 2003
ALTERAÇÃO DA SÍNTESE DE ATP
• Inibição da formação de acetil-CoAdepletores da Co-A
etanoletanol
inibidores da glicólise iodoacetatoiodoacetato
inibidores da oxidação de ácidos graxos
ácido 4-pentenóicoácido 4-pentenóico
inibidores da piruvato desidrogenase arsenitoarsenito
ALTERAÇÃO DA SÍNTESE DE ATP
• Inibição do ciclo do ácido cítrico
inibidores da aconitase
fluoroaceatofluoroaceato
inibidores da isocitrato desidrogenase
diclorovinilcisteínadiclorovinilcisteína
inibidores da -cetoglutarato desidrogenase
etanoletanol
inibidores da succinato desidrogenase
diclorovinilcisteína, diclorovinilcisteína, fungicidasfungicidas
Acetil-CoA
Citrato
Isocitrato
-cetoglutarato
Succinil-CoASuccinato
Fumarato
Malato
Oxaloacetato
Citrato sintase
Aconitase
Isocitratodesidrogenase
-cetoglutaratodesidrogenase
Succinil-CoAsintetase
Succinatodesidrogenase
Fumarase
Malatodesidrogenase
• Inibição do transporte de e-
aceptores de e-
CClCCl44, doxorrubicina, doxorrubicina
inibidores dos complexos transportadores
I: rotenona, paraquateI: rotenona, paraquate III: antimicina-AIII: antimicina-A IV: cianeto, CO IV: cianeto, CO inibidores de múltiplos inibidores de múltiplos
locais: MPPlocais: MPP++, dinitroanilina, dinitroanilina
ALTERAÇÃO DA SÍNTESE DE ATP
Fonte: Lehninger A.L. et al. Princípios de Bioquímica. SP: Sarvier, 1996.
ALTERAÇÃO DA SÍNTESE DE ATP
• Inibição da chegada de oxigênio à cadeia transportadoraagentes que causam paralisia respiratória
depressores SNC, convulsivantesdepressores SNC, convulsivantes
agentes que causam isquemia alcalóides do ergot, cocaínaalcalóides do ergot, cocaína
agentes que inibem o transporte de oxigênio pela hemoglobina CO, agentes metemoglobinizantes (nitrito)CO, agentes metemoglobinizantes (nitrito)
ALTERAÇÃO DA SÍNTESE DE ATP
• Inibidores da fosforilação do ADPInibidores da ATP sintase
oligomicina, DDT, clordeconaoligomicina, DDT, clordecona
Inibidores do transportador de fosfato p-benzoquinonap-benzoquinona
Desacopladores (prejudicam potencial de membrana mitocondrial) ionóforos: pentaclorofenol, ionóforos: pentaclorofenol,
herbicidas, amiodaronaherbicidas, amiodarona
CÁLCIO INTRACELULAR
• Importante para várias funções celulares
• Excesso citotoxicidade
• Mecanismos de controle dos níveis intracelulares de Ca2+
Bomba de Ca2+ e Ca2+/Na+
Seqüestro pelo retículo endoplasmático e pelas mitocôndrias
AUMENTO DO CA2+ INTRACELULAR• Aumento do influxo
Abertura de canais iônicos glutamatoglutamato
Dano à membrana plasmática ionóforos: clordecona, metilmercúrioionóforos: clordecona, metilmercúrio enzimas hidrolíticas: fosfolipases ofídicasenzimas hidrolíticas: fosfolipases ofídicas peroxidação lipídica: CClperoxidação lipídica: CCl44
• Diminuição do efluxo Inibição dos transportadores de Ca2+ na membrana
celular, retículo ou mitocôndria ligantes covalentes: paracetamol, clorofórmio, CClligantes covalentes: paracetamol, clorofórmio, CCl44
diminuição da síntese de ATP: cianetodiminuição da síntese de ATP: cianeto
• Mobilização de reservatórios intracelulares Dano à membrana mitocondrial
hidroperóxidos, MPPhidroperóxidos, MPP++, ROS, ROS
Ação no retículo endoplasmático lindano (agonista de receptor IPlindano (agonista de receptor IP33))
AUMENTO DO CA2+ INTRACELULAR
ESTRESSE OXIDATIVO
RL: radicais livres; ROS: espécie reativa de oxigênio; RNS: espécie reativa de nitrogênio
RL, ROSou RNS
Sistema antioxidante
Injúria celular
INDUÇÃO DE ESTRESSE OXIDATIVO PORAGENTES TÓXICOS
• Geração de radicais livresparacetamol, paraquate, doxorrubicina,
Cr, Pb
• Redução da atividade do sistema de defesa antioxidanteinibição da atividade dos componentes
Pb, HgPb, Hgdepleção dos componentes por excesso
de produção de RL
ALVOS DOS RADICAIS LIVRES
A lterações dasm em branas
Perox idaçãolip íd ica
Lip ídeosinsaturados
M utações
M odificaçãode bases
Ácidosnucle icos
A lterações estrutura ise m etabólicas
Inativação
Proteínas
D espolim erização
Polissacarídeos
R adica is liv res
MECANISMOS DE TOXICIDADE CONSIDERAÇÕES FINAIS
• Muitos são os mecanismos de toxicidade e eles podem ocorrer Concomitantemente
Pb altera quimicamente proteínas Pb altera quimicamente proteínas específicas, mobiliza Caespecíficas, mobiliza Ca2+2+ intracelular, intracelular, leva a estresse oxidativoleva a estresse oxidativo
Seqüencialmente geração de RL pelo paraquate lesará geração de RL pelo paraquate lesará
membrana e então haverá membrana e então haverá de Ca de Ca2+ 2+
intracelularintracelular
• Existem agentes com mecanismos mais seletivos e, portanto, efeito mais localizado curare
• Outros têm múltiplos mecanismos e induzem múltiplos efeitos Pb
efeitos hematológicos por inibir enzimas com efeitos hematológicos por inibir enzimas com grupamento -SHgrupamento -SH
efeitos centrais por alterar neurotransmissãoefeitos centrais por alterar neurotransmissão hipertensão por estresse oxidativo e alteração hipertensão por estresse oxidativo e alteração
de Cade Ca2+2+
MECANISMOS DE TOXICIDADE CONSIDERAÇÕES FINAIS
• Alguns efeitos resultam de múltiplos mecanismos
hipertensão induzida pelo Pb
ROS são vasoconstritoresROS são vasoconstritores
Inibição da NO sintase Inibição da NO sintase NO, que é NO, que é
vasodilatadorvasodilatador
CaCa2+2+ na musculatura lisa na musculatura lisa tônus vascular tônus vascular
CaCa2+2+ nas células justaglomerulares libera nas células justaglomerulares libera
reninarenina
MECANISMOS DE TOXICIDADE CONSIDERAÇÕES FINAIS
INTERAÇÕESINTERAÇÕES
MECANISMOS DE INTERAÇÕESMECANISMOS DE INTERAÇÕES• Toxicocinético
fenilbutazona e varfarinabicarbonato e barbituratos
• Toxicodinâmicoálcool e benzodiazepínicosopióides e naloxona
• Químicometais e quelantes
Resultado da interação
Sinergismo
Diminuição do efeito
Antagonismo
Aumento do efeito
Adição Potenciação
Farmacológico FuncionalFisiológico
Químico
Competitivo Não Competitivo
ILUSTRAÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS DE INTERAÇÕES
InteraçãoEfeito do agente A
Efeito do agente B
Efeito de A + B
Adição 20% 30% 50%
Sinergismo 20% 30% 100%
Potenciação 0% 30% 50%
Antagonismo 20% 30% 5%
Fonte: modificado de http://www.sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox1/a42.htm
ANTAGONISMO FARMACOLÓGICO COMPETITIVO
• O antagonista compete com o agonista pelo receptor
• O antagonismo pode ser revertido aumentando-se a concentração do agonista
Agonista Antagonista competitivo
Antagonista não competitivo
Agonista
ANTAGONISMO FARMACOLÓGICO NÃO COMPETITIVO
A ligação do antagonista altera o sítio de ligação do agonista, impedindo-o de se ligar
O antagonismo não pode ser revertido aumentando-se a concentração do agonista
ANTAGONISMO FISIOLÓGICO FUNCIONAL
• Agentes atuam em diferentes receptores produzindo efeitos opostos que se contrabalançam
DDT e benzodiazepínicos
DDT DDT fechamento canais Na fechamento canais Na++ hiperexcitabilidade neuronalhiperexcitabilidade neuronal
Benzodiazepínicos Benzodiazepínicos ação do GABA ação do GABA depressão neuronaldepressão neuronal
ANTAGONISMO QUÍMICO
• Interação química direta entre dois agentes
metais e quelantes
FASE IV – CLÍNICAFASE IV – CLÍNICA
É a É a fase em que há evidências de sinais e fase em que há evidências de sinais e
sintomas, ou ainda alterações patológicas sintomas, ou ainda alterações patológicas
detectáveisdetectáveis mediante provas mediante provas
diagnósticas, caracterizando os efeitos diagnósticas, caracterizando os efeitos
nocivos provocados pela interação do nocivos provocados pela interação do
toxicante com o organismotoxicante com o organismo
INTOXICAÇÃOINTOXICAÇÃO
Processo patológico causado por substâncias Processo patológico causado por substâncias químicas e caracterizado por desequilíbrio químicas e caracterizado por desequilíbrio fisiológico secundários a modificações fisiológico secundários a modificações bioquímicas no organismo.bioquímicas no organismo.
Processo evidenciado por sinais e sintomas Processo evidenciado por sinais e sintomas ou mediante exames laboratoriaisou mediante exames laboratoriais
AbsorçãoAbsorção
Distribuição para o alvoDistribuição para o alvo
ReabsorçãoReabsorção
AtivaçãoAtivação
Eliminação pré-sistêmicaEliminação pré-sistêmica
Distribuição longe do alvoDistribuição longe do alvo
ExcreçãoExcreção
DestoxificaçãoDestoxificação
Fonte: Gregus; Klaassen (2001) Fonte: Gregus; Klaassen (2001)
Local de exposição: pele, trato GI, trato respiratório, placentaLocal de exposição: pele, trato GI, trato respiratório, placenta
ToxicanteToxicante
PROCESSO DE ALCANCE DO SÍTIO
DE AÇÃO PELO TOXICANTE
Molécula-alvoMolécula-alvo (proteína, lipídio, ácido nucléico e (proteína, lipídio, ácido nucléico e
macromolécula) ou macromolécula) ou sítio-alvosítio-alvo de ação de ação
Toxicante finalToxicante final
XXXXXXXX
ESPECTRO DOS EFEITOS TÓXICOSESPECTRO DOS EFEITOS TÓXICOS
Efeito localEfeito local Efeito sistêmicoEfeito sistêmico
efeito reversívelefeito reversível efeito irreversívelefeito irreversível
Efeito imediatoEfeito imediato Efeito tardioEfeito tardio
alterações genéticasalterações genéticas mutagênicosmutagênicos carcinogênicoscarcinogênicos teratogênicosteratogênicos
SUBSTÂNCIASUBSTÂNCIATÓXICATÓXICA PELE OU MUCOSAPELE OU MUCOSA TECIDO CELULARTECIDO CELULAR
ÓRGÃOÓRGÃO
Fonte: Ballantyne et al., 1999 apud Paoliello, 2003
FIGURA-BASE PARA A CLASSIFICAÇÃO GERALFIGURA-BASE PARA A CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS EFEITOS TÓXICOSDOS EFEITOS TÓXICOS
VIA DE EXPOSIÇÃOVIA DE EXPOSIÇÃO ABSORÇÃOABSORÇÃO
TOXICIDADE LOCALTOXICIDADE LOCAL TOXICIDADE SISTÊMICATOXICIDADE SISTÊMICA
CLASSIFICAÇÃO E EVOLUÇÃO DA INTOXICAÇÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO
Fonte: Repetto, 1997
INTOXICAÇÃO A LONGO PRAZO:
ACUMULAÇÃO DO TOXICANTE NO ORGANISMO
Fonte: Lauwerys & Lauenne apud Chasin; Azevedo, 2003
INTOXICAÇÃO A LONGO PRAZO:
SOMA DOS EFEITOS DO TOXICANTE
Fonte: Lauwerys & Lauenne apud Chasin; Azevedo, 2003