CONCEIÇÃO A. TURINI CCI – Londrina cci@uel.br CURSO DE ATUALIZAÇÃO EM TOXICOLOGIA PRINCÍPIOS BÁSICOS DE TOXICOLOGIA CONCEIÇÃO A. TURINI CCI – Londrina cci@uel.br

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE TOXICOLOGIA CONTEÚDO Histórico e objetivo da Toxicologia Divisão da Toxicologia Áreas e aspectos da Toxicologia Conceitos básicos Fases da intoxicação Características da exposição a xenobióticos Toxicocinética: absorção, distribuição, armazenamento, eliminação Toxicodinâmica Espectro dos efeitos tóxicos

CONCEITO DE TOXICOLOGIA É o estudo da interação entre agentes químicos e sistemas biológicos com o objetivo de determinar, quantitativamente, o potencial dos agentes químicos em produzir danos que resultam em efeitos adversos em organismos vivos (BALLANTYNE, 1999)

RESENHA HISTÓRICA Fonte: Klaassen et al. (1986)

EVOLUÇÃO DA TOXICOLOGIA “Todas as substâncias são tóxicas; não existe uma só que não seja”. “A dose certa é o que diferencia o veneno do remédio” PARACELSUS (1493 -1541)

TOXICOLOGIA TOXICOLOGIA REGULATÓRIA Farmacologia Química Patologia Ciências Básicas Química Biologia Fisiologia Farmacologia Patologia Medicina TOXICOLOGIA Geral Áreas fundamentais Analítica Experimental aplicadas ENSINO Social TOXICOLOGIA REGULATÓRIA Alimentos Medicamentos Clínica Ambiental ECOTOXICOLOGIA Ocupacional Fonte: Repetto, 1997

Áreas de Atuação ASPECTOS Toxicologia de alimentos ambiental medicamentos ocupacional social ASPECTOS Clínico Analítico Legislação Investigação

Áreas de Atuação Toxicologia Ambiental Estuda os efeitos nocivos causados pela interação entre os agentes químicos contaminantes do ambiente – água, solo, ar - com o organismo

Áreas de Atuação Toxicologia Ocupacional Estuda os efeitos nocivos produzidos pela interação entre os agentes químicos e os contaminantes do ambiente de trabalho com o indivíduo exposto

Áreas de Atuação Toxicologia de Alimentos Estuda as condições em que os alimentos podem ser ingeridos, sem causar danos ao organismo

Áreas de Atuação Toxicologia de Medicamentos e Cosméticos Estuda os efeitos nocivos produzidos pela interação de medicamentos ou cosméticos com o organismo, decorrentes de uso inadequado ou da suscetibilidade individual

Áreas 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

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Agente tóxico ou toxicante Substância química capaz de causar dano a um sistema biológico, alterando uma função ou levando-o à morte, sob certas condições de exposição. Xenobiótico Termo usado para designar substâncias químicas estranhas ao organismo. Não possuem papel fisiológico conhecido. Toxina Refere-se à substância tóxica produzida por um sistema biológico (plantas, animais, fungos e bactérias).

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Veneno Termo de uso popular utilizado para designar a substância química, ou mistura de substâncias químicas, que provoca a intoxicação ou a morte com baixas doses. Segundo alguns autores, é um termo utilizado especificamente para designar substâncias provenientes de animais e plantas, nos quais teriam importantes funções de autodefesa ou de predação. Ex. animais: veneno de cobra, de abelha plantas: comigo-ninguém-pode, saia branca

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Fármaco Toda substância de estrutura química definida capaz de modificar ou explorar o sistema fisiológico ou estado patológico, em benefício do organismo receptor. Droga Toda substância capaz de modificar ou explorar o sistema fisiológico ou estado patológico, utilizada com ou sem intenção de benefício do organismo receptor. A palavra droga tem aceitação popular para designar fármacos, medicamentos, matéria-prima de medicamentos, alucinógenos e agentes tóxicos.

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Dose A quantidade total de substância à qual um organismo é exposto. Usualmente a dose corresponde à quantidade total de material que penetra em um organismo por uma via específica de exposição. “Qualquer efeito tóxico é proporcional à dose”

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Toxicidade Capacidade inerente a um agente tóxico de produzir um efeito deletério no organismo. Ou seja, é a medida relativa do potencial tóxico da substância.

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Dose Letal 50 (DL50) Dose, obtida estatisticamente, em mg/kg, de uma determinada substância, necessária para matar 50% de uma população de animais AGENTE DL50 (mg/kg) Etanol 10.0002 Cloreto de sódio 4.000 Sulfato ferroso 1.500 Morfina 900 Estricnina 2 Nicotina 1 Dioxina (TCDD) 0,001 Toxina botulínica 0,00001

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA TOXICIDADE CLASSIFICAÇÃO Extremamente tóxica: DL50 < ou = 1 mg/kg Altamente tóxica: DL50 > 1 a 50 mg/kg Moderadamente tóxica: DL50 > 50 a 500 mg/kg Levemente tóxica: DL50 > 0,5 a 5 g/kg Relativamente não tóxica: DL50 acima de 5 g/kg

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Risco = Toxicidade X Exposição Termo que traduz a probabilidade estatística de uma substância química provocar efeitos nocivos em condições definidas de exposição Substância com alta toxicidade mas baixa exposição  baixa probabilidade de causar intoxicações

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Ação tóxica Maneira pela qual um agente tóxico exerce sua atividade sobre as estruturas teciduais. Efeito tóxico Alteração anormal, indesejável ou nociva, decorrente da exposição a substâncias potencialmente tóxicas.

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Antídoto e Antagonista Agente capaz de neutralizar ou reduzir os efeitos de uma substância potencialmente tóxica. Antídoto é a sustância que se opõe ao efeito tóxico, atuando sobre o próprio toxicante Antagonista é a substância que exerce uma ação oposta à do agente tóxico (agonista) PORTANTO

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Antídoto: mecanismos de ação • neutralização - antígeno-anticorpo • impedir absorção - adsorção (carvão ativado, Terra de Füller) - ligação com proteína (albumina, clara de ovo) • quelação - metais (Pb-EDTA)

CONCEITOS BÁSICOS EM TOXICOLOGIA Antagonista: mecanismos de ação Antagonista específico: atua sobre o mesmo receptor que o toxicante, competindo com ele. O resultado é função das concentrações respectivas. Antagonista inespecífico: não atua sobre o mesmo receptor. Estimula uma atividade orgânica contrária à induzida pelo toxicante.

CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS Características químicas: aminas aromáticas, hidrocarbonetos halogenados, álcoois Características físicas: sólidos, líquidos, gases, vapores, partículas Estabilidade ou reatividade química: explosivo, inflamável, oxidante, radioativo

CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS Ação tóxica: local - irritantes sistêmica - asfixiantes, depressores, hepatotóxicos, carcinogênicos Potencial de toxicidade: extremamente tóxicos, moderadamente tóxicos Usos: praguicidas, solventes, aditivos alimentares

CLASSIFICAÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS Efeitos tóxicos: carcinogênicos, mutagênicos, teratogênicos hepatotóxicos, nefrotóxicos, neurotóxicos Mecanismo de ação: anticolinesterásicos, metemoglobinizantes

FASES DA INTOXICAÇÃO Fonte: Moraes et al., 1991 apud Paoliello (2003) . absorção . distribuição . eliminação . biotransformação Fonte: Moraes et al., 1991 apud Paoliello (2003)

I – Fase de Exposição Depende: Dose e/ou concentração Fase de contato das superfícies externas ou internas do organismo entram em contato com o toxicante. Depende: Dose e/ou concentração Via de introdução Duração e freqüência da exposição Propriedades físico-químicas das substâncias Fatores relacionados à suscetibilidade individual

AGENTE TÓXICO + SISTEMA BIOLÓGICO I – Fase de Exposição Dose e/ou Concentração “Quanto maior a dose/concentração maior o efeito” Ex: 100 mg cocaína - efeito X 2 x 50 mg cocaína - efeito Y AGENTE TÓXICO + SISTEMA BIOLÓGICO EFEITO TÓXICO

I – Fase de Exposição Via de introdução Intensidade do Efeito Tóxico X Intravenosa Respiratória Dérmica Intraperitonial Sub-cutânea Intramuscular Intradérmica Oral Intensidade do Efeito Tóxico X Rapidez de Resposta Via de introdução ... Via Respiratória ... Via Oral ... Via Dérmica = superior a

DURAÇÃO E FREQÜÊNCIA DA EXPOSIÇÃO Aguda Sobreaguda Subcrônica Crônica Administração única (repetida < 24 h) Exposição repetida < 1 mês Exposição repetida > 3 meses Exposição repetida > 1 mês e < 3 meses

I – Fase de Exposição Propriedades físico-químicas das substâncias Solubilidade Pressão de vapor Constante de ionização Tamanho da partícula Reatividade química Estabilidade Coeficiente de partição

I – Fase de Exposição Fatores relacionados ao organismo Peso Absorção Diferenças genéticas Estado de saúde Estado nutricional Condições metabólicas Absorção Distribuição Biotransformação Espécie Idade Sexo

II – Fase de Toxicocinética Inclui todos os processos envolvidos na relação entre a disponibilidade química e a concentração do toxicante nos diferentes tecidos do organismo Intervêm nesta fase: • Absorção • Distribuição • Armazenamento • Biotransformação • Excreção

II – Fase de Toxicocinética ABSORÇÃO Conceito: é o processo de transferência do agente químico do local de administração para a circulação geral. Esse processo se dá através das membranas biológicas.

Passos da Absorção EXTERIOR pele respiratória mucosa digestiva ocular pele mucosa Membrana FLUIDO INTERSTICIAL Membrana capilar PLASMA Membrana capilar FLUIDO INTERSTICIAL Membrana capilar FLUIDO INTRACELULAR

Característica da membrana Fatores relacionados ao Fatores que influenciam a Absorção Característica da membrana Via de introdução Fatores relacionados ao organismo Fatores relacionados à substância química

CARACTERÍSTICA DA MEMBRANA Fonte: Repetto, 1997.

TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 1.Transporte passivo  Difusão simples Filtração 2. Transportes especializados  Transporte ativo  Difusão facilitada  Endocitose

MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte Passivo Difusão simples Membrana lipídica intracelular extracelular Toxicante       Toxicante 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 Ex: álcoois, medicamentos

MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte Passivo Filtração extracelular intracelular Toxicante      Toxicante membrana celular depende do tamanho, carga e forma das partículas

MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte Especializado Transporte Ativo  Requer um “transportador”  Realiza-se contra gradiente de concentração  Implica gasto de energia (ATP)  Utilizado apenas por substâncias de peso molecular elevado, hidrossolúveis ou ionizadas  Mecanismo utilizado por ácidos e bases fortes

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

MECANISMOS DE TRANSPORTE Transporte Especializado Difusão facilitada a favor de um gradiente de concentração depende de transportador que torna a substância a ser transposta solúvel em lipídios

DIFUSÃO FACILITADA Líquido extra-celular Citoplasma Partícula insolúvel em lipídios Proteína transportadora Citoplasma Fonte: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox2/index.html

MECANISMOS DE TRANSPORTE Transportes Especializados Endocitose ocorre por quebra da tensão superficial de vacúolos e formação de vesículas fagocíticas ou pinocíticas Ex: proteínas de alto peso molecular

Líquido extra-celular ENDOCITOSE Líquido extra-celular Citoplasma Membrana Fonte: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox2/index.html

Fatores relacionados à substância química Solubilidade Hidrossolubilidade: OH, COOH, NH2 , SH, C=O Lipossolubilidade : alquílicos, fenílicos, naftílicos, halogênios, acetil (CH3COO-)

Grau de ionização do toxicante Fatores relacionados à substância química Grau de ionização do toxicante valores de pKa (logaritmo negativo da constante de dissociação) do toxicante pH do meio (plasma, estômago, intestino, urina etc.) determinarão a proporção entre formas Ionizadas (I) e Não Ionizadas (NI) nos compartimentos

EQUAÇÃO DE HANDERSON-HASSELBACH Grau de ionização do toxicante pH do meio pKa do toxicante para ácidos fracos: RCOOH  RCOO-  H+ pKa - pH = para bases fracas: R NH3+  RNH2  H+ log  I  NI log NI [I] Onde: I = forma ionizada NI = forma não ionizada

Composto ácido: AAS (pKa = 3,4) Plasma (pH = 7,4) R-COOH R-COO- + H+ NI I Suco gástrico (pH = 1,4) R-COOH R-COO- + H+ NI I M E B RA N A 102 10-4

Composto básico: anilina (pKa = 5,4) Estômago (pH = 1,4) R-NH3 R-NH2 + H+ I N I Intestino (pH = 6,4) R-NH3 R-NH2 + H+ I NI ? M E B RA N A 10-1 104

Passagem de um compartimento a outro segundo o pH pH alto pH baixo M E B R A N BASES ÁCIDOS Fonte: Repetto, 1997

Valores aproximados de pKa de alguns ácidos e bases Fortes ÁCIDOS pKa BASES Fracos Cafeína* Dapsona Oxazepan* Nitrazepan* Diazepan Quinina Quinidina Clordiazepóxido Profoxifeno Reserpina Kanamicina Lidocaína Meperidina Procainamida Efedrina Anfetamina Tolazolina Mecamilamina Guanetidina 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Penicilinas Ácido salicílico Ácido acetilsalicílico Warfarina Tolbutamida Sulfadimetoxina Fenobarbital Tiopental Fenitoína Teofilina Glutetimida *Nitrazepan *Oxazepan Cafeína Fracos Fortes

Barreira Biológica VIAS DE INTRODUÇÃO Cutânea Gastrintestinal Alveolar Agente tóxico Barreira Biológica Sistema biológico Cutânea Gastrintestinal Alveolar Vascular Hemato-encefálica Placentária

ABSORÇÃO CUTÂNEA Dificultada pelo extrato córneo

Fatores que influenciam ABSORÇÃO CUTÂNEA Fatores que influenciam Ligados ao agente lipossolubilidade, grau de dissociação, peso molecular, volatilidade, viscosidade Ligados ao indivíduo região da pele, integridade da pele, pilosidades locais, vascularização Ligados às condições de contato ou da exposição duração e tipo do contato, temperatura local da pele e do ambiente

ABSORÇÃO GASTRINTESTINAL Fatores 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

EFEITO DA PRIMEIRA PASSAGEM OU ELIMINAÇÃO PRÉ-SISTÊMICA 100% via oral 50% via retal 0% via sublingual

ABSORÇÃO PULMONAR Extensa área de absorção área alveolar ~90 m2 Rápida intoxicação pulmão  coração Absorção Gases Vapores Partículas sólidas e líquidas

ABSORÇÃO PULMONAR P ar alveolar > P sangue: absorção P ar alveolar < P sangue: eliminação

ABSORÇÃO PULMONAR MATERIAL PARTICULADO Partículas > 5 m  remoção mecânica Partículas 1-5 m  remoção mucociliar Alvéolos Partículas < 1 m  absorção

II – Fase de Toxicocinética DISTRIBUIÇÃO/ARMAZENAMENTO DOS TOXICANTES FATORES LIGADOS AO AGENTE TÓXICO • lipossolubilidade - quanto maior a lipossolubilidade  mais rápida a chegada aos órgãos-alvo grau de ionização – quanto menor a ionização  maior a absorção 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, metais e grupos SH grau de oxidação do toxicante Ex: As3+ (cumulativo) e As5+ (eliminado)

II – Fase de Toxicocinética DISTRIBUIÇÃO/ARMAZENAMENTO DOS TOXICANTES FATORES LIGADOS AO ORGANISMO Alta irrigação do órgão (fígado, baço, rins, pulmões) Conteúdo hídrico (rins) ou lipídico (SNC) do órgão Capacidade de biotransformação do órgão Ex: DDT  DDE (menor biotransformação)

Complexação de agentes tóxicos com proteínas Fonte: Repetto, 1997

II – Fase de Toxicocinética DISTRIBUIÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS BARREIRAS BIOLÓGICAS Hemato-encefálica: passagem depende da afinidade por células do SNC e da lipossolubilidade do agente tóxico. Ex: álcoois, drogas de abuso, nicotina, praguicidas organofosforados, solventes orgânicos, CO, metais pesados

II – Fase de Toxicocinética DISTRIBUIÇÃO DOS AGENTES TÓXICOS BARREIRAS BIOLÓGICAS PLACENTÁRIA: estrutura altamente vascularizada (tecidos maternos e fetais) Funções: trocas gasosas, passagem de nutrientes, excreção de metabólitos fetais, controle hormonal do feto Passagem de toxicantes: por difusão passiva, facilitada, transporte ativo e filtração depende da lipossolubilidade e peso molecular do composto depende da circulação e do metabolismo placentário pode ocorrer passagem em todas as fases da gestação Ex: etanol, metais, drogas de abuso (BEBÊS COM SÍNDROME DE ABSTINÊNCIA)

II – Fase de Toxicocinética SÍTIOS DE ARMAZENAMENTO PROTEÍNAS PLASMÁTICAS Maior parte dos toxicantes distribuem-se ligados à albumina (ligações reversíveis) Ex: fármacos de caráter ácido: fenobarbital, ácido valpróico - lipoproteínas: têm maior peso molecular e são lipossolúveis Ex: fármacos de caráter básico - imipramina, clorpromazina, propranolol FORMA LIGADA - farmacologicamente inativa FORMA LIVRE - farmacologicamente ativa  explica a toxicidade do paration  paraoxon (predomínio da forma livre) IMPORTÂNCIA

II – Fase de Toxicocinética SÍTIOS DE ARMAZENAMENTO fígado rins lipídios (solventes, organoclorados, cocaína, THC) ossos cabelos leite materno, entre outros

II – Fase de Toxicocinética BIOTRANSFORMAÇÃO Conceito: Conjunto de alterações químicas (ou estruturais) que as substâncias sofrem no organismo, geralmente por processos enzimáticos, para formar derivados mais polares e mais hidrossolúveis, resultando quase sempre na diminuição ou perda da sua toxicidade e facilitando a eliminação renal.

BIOTRANSFORMAÇÃO

METABÓLITOS TÓXICOS

BIOATIVAÇÃO E DESTOXIFICAÇÃO DO PARACETAMOL Glicunonidação Paracetamol Sulfatação Metabólito eletrofílico reativo Glutationa Proteínas hepáticas Destoxificação Morte celular Citocromo P450

CONSEQÜÊNCIAS DA BIOTRANSFORMAÇÃO Favorecer a eliminação por formação de compostos mais polares Reduzir a toxicidade do agente tóxico (caso mais freqüente) Transformar o produto original em compostos mais ativos

FATORES QUE MODIFICAM A BIOTRANSFORMAÇÃO constitucionais FATORES INTERNOS condicionais indução enzimática FATORES EXTERNOS inibição enzimática

FASES DA BIOTRANSFORMAÇÃO FASE I FASE II -OH -OSO3H BENZENO FENOL FENIL SULFATO

POSSIBILIDADES TOXICOCINÉTICAS DAS SUSTÂNCIAS QUÍMICAS BIOTRANSFORMAÇÃO DO TOXICANTE PRODUTO HIDROSSOLÚVEL MUITO POLAR POUCO POLAR FASE I (POLARIZAÇÃO) _ FASE II (CONJUGAÇÃO) X ELIMINAÇÃO

POSSIBILIDADES TOXICOCINÉTICAS DAS SUSTÂNCIAS QUÍMICAS BIOTRANSFORMAÇÃO DO TOXICANTE PRODUTO LIPOSSOLÚVEL METABOLIZÁVEL POUCO FASE I (POLARIZAÇÃO) X FASE II (CONJUGAÇÃO) ELIMINAÇÃO SEQÜESTRO FÍSICO-QUÍMICO

II – Fase de Toxicocinética EXCREÇÃO / ELIMINAÇÃO Conceito: Excreção - processo pelo qual uma substância é expulsa do organismo  Eliminação por biotransformação - processo pelo qual as substâncias mudam de estrutura, mas continuam no organismo sob a forma de metabólitos

II – Fase de Toxicocinética EXCREÇÃO / ELIMINAÇÃO VIAS:  Renal (através da urina)  Pulmonar (através do ar expirado)  Biliar (através da bile)  Suor  Saliva  Leite  Gastrintestinal (pelas fezes)

Efeito do pH urinário sobre a reabsorção e excreção de uma substância ionizada Parede Urina pH Plasma tubular ácido HX  H+ + X- Á C I D O S F R A C O S Urina pH Parede básico tubular Plasma X- + H+  HX Fonte: Repetto, 1997

FASE III – TOXICODINÂMICA Compreende os mecanismos de interação entre as moléculas do toxicante e os sítios de ação, específicos ou não, dos órgãos e, conseqüentemente, o aparecimento de desequilíbrio homeostático

Alterações bioquímicas Organismo Sítio de Ação Efeito tóxico Dose administrada do toxicante Concentração adequada Alterações bioquímicas e fisiológicas Bioativação

Fonte: Gregus & Klaassen (2001) apud Paoliello; Silva, 2003 Estágios potenciais no desenvolvimento de toxicidade após a exposição a toxicantes Toxicante Alcance do órgão Interação com a molécula-alvo Alteração do ambiente biológico Disfunção celular Toxicidade Dano Fonte: Gregus & Klaassen (2001) apud Paoliello; Silva, 2003

Processo de alcance do toxicante no sítio-alvo de ação Local de exposição: pele, trato GI, trato respiratório, placenta Toxicante Absorção Distribuição para o alvo Reabsorção Ativação X Eliminação pré-sistêmica Distribuição longe do alvo Excreção Destoxificação Molécula-alvo (proteína, lipídio, ácido nucléico e macromolécula) ou sítio-alvo de ação Toxicante final Fonte: Gregus & Klaassen (2001) apud Paoliello; Silva, 2003

DESENCADEADORES DO EFEITO TÓXICO Xenobiótico original chumbo, tetrodotoxina, cianeto Metabólito do xenobiótico fluorocitrato (fluoracetato), ácido oxálico (etilenoglicol) Espécies reativas de oxigênio ou de nitrogênio OH (paraquate) Compostos endógenos bilirrubina deslocada da albumina pela sulfonamida

CLASSIFICAÇÃO DOS TOXICANTES QUANTO AOS SEUS MODOS DE AÇÃO Inespecíficos efeito depende de suas propriedades físico-químicas ácidos ou bases que são irritantes e corrosivos nos tecidos de contato Específicos efeito mais seletivo pois atuam em uma “estrutura-alvo” (enzimas, moléculas transportadoras, canais iônicos, ácidos nucleicos, etc)

FATORES QUE DETERMINAM A SELETIVIDADE DE AÇÃO Distribuição seletiva Porosidade do endotélio capilar favorece acúmulo e ação de xenobióticos nos rins e fígado Transporte de membrana especializado paraquate entra no pneumócito através de uma proteína carreadora Ligação a compostos intracelulares

III – Fase de Toxicodinâmica Ação sobre Estrutura celular Destruição total da célula Alteração da membrana celular Alteração das organelas celulares

III – Fase de Toxicodinâmica Ação sobre Função celular Interação com receptores Inibição da fosforilação oxidativa Complexação com biomoléculas componentes enzimáticos proteínas lipídios ácidos nucléicos Perturbação da homeostase do cálcio Interferência nas funções de membranas

Interações com Receptores Receptores: macromoléculas situadas nas membranas celulares, no citoplasma ou no núcleo

Interações com Receptores Atropina: bloqueia os receptores muscarínicos da acetilcolina

Interações com Receptores Bloqueio da junção neuromuscular por venenos neurotóxicos

Complexação com biomoléculas COMPONENTES ENZIMÁTICOS Praguicidas organofosforados e carbamatos – inibem a enzima acetilcolinesterase Chumbo: inibição da síntese do heme

Complexação com biomoléculas COMPONENTES ENZIMÁTICOS Fenda sináptica colinérgica normal

Complexação com biomoléculas COMPONENTES ENZIMÁTICOS Inibição de colinesterases por inseticidas organofosforados Fonte: Mídio; Silva (1995), apud Paoliello; Silva, 2003

Complexação com biomoléculas COMPONENTES ENZIMÁTICOS Inibição de colinesterases por inseticidas carbamatos Fonte: Mídio; Silva (1995), apud Paoliello; Silva, 2003

Complexação com biomoléculas COMPONENTES ENZIMÁTICOS Efeito do chumbo na síntese do heme

Complexação com biomoléculas PROTEÍNAS / ÁCIDOS NUCLEICOS AFLATOXINA B1 2,3 – EPÓXIDO DNA BIOATIVAÇÃO Sulfato PARACETAMOL Glicuronato N-acetil p-benzoquinona-imina (Intermediário tóxico) Ácido Mercapiturico Morte celular

Complexação com biomoléculas LIPÍDIOS EEstresse oxidativo s  sofre ciclo redox a  aceita e- da redutase, originando radical que então transfere esse e- extra ao O2, formando ânion superóxido e regenerando o composto original. Através deste ciclo, 1 molécula do xenobiótico pode gerar muitos anions superóxido Redução do oxigênio molecular através do ganho de 4 elétrons

Inibição da fosforilação oxidativa interferências com a produção de energia celular (ATP mitocondrial) GRUPO I Substâncias que interferem na liberação de hidrogênio para a cadeia de transporte de elétrons Exemplo: fluoracetato de sódio inibe o Ciclo de Krebs e a produção de co-fatores reduzidos

Inibição da fosforilação oxidativa FLUORACETATO CIA = ácido cítrico FUA = ácido fumárico ICA = ácido isocítrico MAA = ácido málico CGA = ácido cetoglutárico OXA = ácido oxalacético SUA = ácido succínico

Inibição da fosforilação oxidativa interferências com a produção de energia celular (ATP mitocondrial) GRUPO II Substâncias que inibem o transporte de elétrons pela cadeiade transporte, até serem receptados pelo oxigênio Exemplo: cianeto

Inibição da fosforilação oxidativa CIANETO

Inibição da fosforilação oxidativa interferências com a produção de energia celular (ATP mitocondrial) GRUPO III Substâncias que interferem na liberação de oxigênio no transportador final de elétrons (citocromo oxidase) Exemplos: Monóxido de carbono  carboxiemoglobina Agentes metemoglobinizantes  metemoglobina

Inibição da fosforilação oxidativa CARBOXIEMOGLOBINA

Inibição da fosforilação oxidativa METEMOGLOBINA nitrito anilina toluidinas nitrobenzeno antimaláricos nitrotolueno antibióticos anestésicos locais Fe++ Fe+++

Perturbação da homeostase do cálcio Fonte: Repetto, 1997

Perturbação da homeostase do cálcio aumento do influxo de cálcio liberação intracelular de cálcio inibição da saída pela membrana plasmática Dioxinas, aldeídos, peróxidos, metais, nitrofenóis, entre outros

Interferência nas funções de membranas DDT – ação neurotóxica por bloqueio dos canais de Na+ Solventes orgânicos – efeitos depressores do SNC por alteração da fluidez da membrana

IV – Fase Clínica É a fase em que há evidências de sinais e sintomas, ou ainda alterações patológicas detectáveis mediante provas diagnósticas, caracterizando os efeitos nocivos provocados pela interação do toxicante com o organismo

Drogas em forma de transporte Ativação metabólica Degradação metabólica Efeito terapêutico ou tóxico PRODUTOS NOCIVOS Forma de transporte Forma ativa Forma ativa XENOBIÓTICO Fluido extracelular Drogas em forma ativa Drogas em forma de transporte Produtos inativos Relação estímulo efeito Local de ação principal Estímulo Ligado a proteínas Relação estímulo efeito Absorção Local de ação secundário Estímulo Efeitos colaterais

FIGURA-BASE PARA A CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS EFEITOS TÓXICOS VIA DE EXPOSIÇÃO ABSORÇÃO SUBSTÂNCIA TÓXICA PELE OU MUCOSA TECIDO CELULAR ÓRGÃO TOXICIDADE LOCAL TOXICIDADE SISTÊMICA Fonte: Ballantyne et al., 1999 apud Paoliello, 2003

ESPECTRO DOS EFEITOS TÓXICOS Efeito local Efeito sistêmico efeito reversível efeito irreversível Efeito imediato Efeito tardio alterações genéticas mutagênicos carcinogênicos teratogênicos

MECANISMOS DE INTERAÇÕES Toxicocinético fenilbutazona e varfarina bicarbonato e barbituratos Toxicodinâmico álcool e benzodiazepínicos opióides e naloxona Químico metais e quelantes

Resultado da interação Sinergismo Diminuição do efeito Antagonismo Aumento do efeito Adição Potenciação Farmacológico Funcional Fisiológico Químico Competitivo Não Competitivo

ILUSTRAÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS DE INTERAÇÕES Interação Efeito do agente A Efeito do agente B Efeito de A + B Adição 20% 30% 50% Sinergismo 100% Potenciação 0% Antagonismo 5% Fonte: modificado de: http://www.sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor/Tox1/a42.htm

ANTAGONISMO FARMACOLÓGICO COMPETITIVO Antagonista competitivo Agonista O antagonista compete com o agonista pelo receptor O antagonismo pode ser revertido aumentando-se a concentração do agonista

ANTAGONISMO FARMACOLÓGICO NÃO COMPETITIVO Antagonista não competitivo Agonista 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  fechamento canais Na+  hiperexcitabilidade neuronal Benzodiazepínicos  ação do GABA  depressão neuronal

ANTAGONISMO QUÍMICO Interação química direta entre dois agentes metais e quelantes

INTOXICAÇÃO Processo patológico causado por substâncias químicas e caracterizado por desequilíbrio fisiológico secundários a modificações bioquímicas no organismo Processo evidenciado por sinais e sintomas ou mediante exames laboratoriais

CLASSIFICAÇÃO DA INTOXICAÇÃO Quanto à duração da exposição INTOXICAÇÃO AGUDA (a curto prazo): consiste no aparecimento de um quadro clínico patológico decorrente de exposição única ou múltipla, num período não superior a 24 h INTOXICAÇÃO SOBREAGUDA: exposições freqüentes ou repetidas, num período de vários dias ou semanas, antes do aparecimento dos sintomas INTOXICAÇÃO CRÔNICA (a longo prazo): exposições freqüentes ou repetidas (geralmente baixas doses), durante um longo período de tempo. Manifestações clínicas: acúmulo do tóxico ou adição de efeitos

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

CLASSIFICAÇÃO DAS INTOXICAÇÕES Quanto à intensidade dos efeitos LEVE: geralmente é reversível com o término da exposição MODERADA: as lesões podem ser reversíveis e irreversíveis, sem morte ou lesão grave permanente GRAVE: há lesão irreversível, podendo levar à morte

CLASSIFICAÇÃO DA INTOXICAÇÃO Quanto à forma de atuação LOCAL: o efeito ocorre no local do primeiro contato do agente tóxico com o organismo (ingestão de ácidos, inalação de vapores irritantes) SISTÊMICA: o efeito tóxico ocorre distante do local de penetração do agente após absorção pela corrente sangüínea (efeito nefrotóxico do cádmio)

COMPORTAMENTO CINÉTICO DO AGENTE TÓXICO NO ORGANISMO TOXICANTE DINÂMICA Vias de introdução CINÉTICA Absorção DISTRIBUIÇÃO (SANGUE) Tóxico livre Tóxico combinado Produto de biotransformação SÍTIO DE AÇÃO (receptores) ACUMULAÇÃO Combinado Livre Interação Eliminação Biotransformação Efeitos

Você pode ser um toxicologista em duas lições fáceis... (Arnold Lehman, 1955) ... cada uma de dez anos.