CB040 Speciální toxikologie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2009
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. Ing. Jiří Matoušek, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D.
Předpoklady
Základní znalosti z obecné toxikologie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Nástavbový kurs navazující na kurs Obecné toxikologie prohlubuje znalosti obecné toxikologie s důrazem na specifika interakce jedu v závislosti na cestách vstupu do organismu, dále na interakce na molekulární, buněčné a orgánové úrovni, transportní a biotransformační mechanismy včetně eliminace a exkrece. Speciální část je věnována experimentální a genetické toxikologii, toxikologii anorganických a organických látek, toxikologii agrochemikálií, farmak (včetně abusu léčiv a toxikomanie), toxikologii organických kolorantů a meziproduktů, toxikologii polymerních materiálů, nátěrových hmot a ostatních významných produktů průmyslové a technické chemie a toxikologii vojensky významných vysoce toxických látek.

Na konci tohoto kursu bude student schopen:
- správně interpretovat základní pojmy obecné a speciální toxikologie
- popsat hlavní cesty vstupu jedu do organismu a jejich vliv na toxicitu
- definovat hlavní fáze interakce jedu s organismem včetně vztahu dávka - účinek
- charakterizovat interakce jedu na molekulární, buněčné a orgánové úrovni
- diskutovat membránové transportní mechanismy
- charakterizovat jednotlivé fáze a reakce metabolické přeměny xenobiotik
- shrnout metody experimentální toxikologie a jejich využití v chemické bezpečnosti
- rozeznat prokázané a potenciální karcinogeny a mutageny
- získat přehled o toxikologii hlavních typů anorganických a organických látek
- diskutovat toxikologické problémy farmak včetně drogové závislosti a abusu léčiv
- definovat toxikologické problémy agrochemikálií zejména pesticidů
- definovat toxikologické problémy organických kolorantů a produktů technické chemie
- orientovat se v toxikologické literatuře a umět aktivně využívat mezinárodní
toxikologické databáze, dostupné on-line
- definovat toxikologické problémy hlavních typů vojensky významných sloučenin
- znát zásady první pomoci při otravách základními druhy chemikálií
Osnova
  • ******* Úvod, cíle a náplně předmětu, postavení toxikologie v systému věd na pomezí chemie a biologie, rozdělení toxikologie. Obecná toxikologie. Základní pojmy. Jed (toxická látka). Toxicita, druhy a faktory, které ji ovlivňují. Interakce jedu s organismem, základní fáze interakce na molekulární, buněčné a orgánové úrovni (penetrace, resorpce, distribuce, transport na zásahové místo, interakce s receptory, metabolizace, eliminace, exkrece). Vztahy mezi dávkou a účinkem.
  • ******* Specifika interakce jedu s organismem v závislosti na cestě vstupu, penetrace respiračním ústrojím (resorpce par a aerosolů sliznicí nosohltanu, resorpce v průduškách a plících. Penetrace při perorální intoxikace (resorpce v gastrointestinálním traktu). Penetrace při perkutánní intoxikaci. Ostatní cesty vstupu do organismu. Distribuce toxické látky v organismu (dynamika distribuce v krvi, mechanismy vazby na plasmové bílkoviny, distribuce v tkáních).
  • ******* Interakce na buněčné úrovni. Transportní mechanismy (difuze, elektrodifuze, další druhy pasivního a aktivního transportu membránami). Poškození buněčných funkcí (syntéza makromolekulárních látek, transportních mechanismů a buněčné membránové permeability, buněčného energetického metabolismu, buněčného cyklu, genetické informace). Interakce na molekulární úrovni, receptorová teorie a její moderní interpretace.
  • ******* Biotransformace (metabolizace) toxických látek, účinek na toxicitu (aktivace, detoxikace), lokalizace biotransformačních pochodů v orgánech. Prvá fáze biotranasformačních přeměn. Oxidační reakce (epoxidace a hydroxylace na aromatickém jádře, hydroxylace alifatických a alicyklických sloučenin, oxidace alkoholů, aldehydů, ketonů, O-, N- a S-dealkylační reakce, N-oxidace, sulfoxidaxe, oxidační deaminace a desulfuracee). Redukční reakce (redukce karbonylových skupin, organických sulfoxidů, disulfidů, N-oxidů, aromatických nitro- a azosloučenin, redukční dehalogenace, aromatická dehydroxylace aj.), Hydrolytické reakce (hydrolýza esterů, amidů, halogenidů kyselin, hydratace epoxidů). Enzymové systémy prvé fáze biotransformačních přeměn (monooxygenázy, cytochrom P-450, NaDPH-cytochromreduktáza, mikrosomální N-oxidázy, flavinové monooxygenázy, enzymy katalyzující redukční biotransformační reakce, ostatní enzymové systémy).
  • ******* Druhá fáze biotransformačních přeměn - vznik konjugovaného metabolitu z primárního metabolitu a aktivovaného konjugačního agens, nebo z aktivovaného primárního metabolitu a aminokyseliny. Vznik O-, N-, S- glukuronidů, sulfátová, acylační, merkapturátová, methylační konjugace. Mechanismy peptidové konjugační biotransformace. Enzymové systémy druhé fáze biotransformačních přeměn (enzymové systémy vzniku glukuronidů, sulfátů, merkapturátů, enzymové systémy acylačních a methylačních pochodů, ostatní enzymové systémy).
  • ******* Zásahová místa jedů v organismu, terčové orgány a systémy.
  • ******* Vylučování toxických látek a metabolitů z organismu, Vylučování ledvinami (glomerulární filtrace, tubulární absorpce a tubulární sekrece), vylučování játry, vylučování plícemi, vylučování slinami, vylučování do žaludku a střev, vylučování do mateřského mléka.
  • ******* Experimentální toxikologie. Laboratorní biologické experimentání objekty, způsoby aplikace testovaných látek, testy na akutní toxicitu (orální, inhalační, perkutánní) a akutní dráždivost, subakutní, subchronickou a chronickou toxicitu. Toxikometrie (ED50, LD50, EC50, LC50) včetně způsobů statistického hodnocení testů toxicity. Testovací metodiky pro chemické látky a chemické přípravky podle závazných právních norem ČR. Klasifikace akutně působících jedů EU.
  • ******* Genetická toxikologie. Molekulární mechanismy mutagenese, mechanismy mutagenese na buněčné úrovni. Chemická mutagenese a karcinogenese. Prokázané a potenciální chemické karcinogeny, činnosti s rizikem karcinogenity. Testy na mutagenitu a karcinogenitu.
  • ******* Toxikologie anorganických látek (vodík, kyseliny, zásady, berylium, stroncium, baryum, radium, borany, soli india a thalia, oxid uhelnatý a uhličitý, kyanovodík, sulfan, sirouhlík, fosgen, oxid křemičitý, křemičitany, sloučeniny dusíku, fosforu, arsenu, antimonu, bismutu, kyslík, sloučeniny síry, selenu, halogeny, těžké kovy a jejich sloučeniny).
  • ******* Toxikologie organických látek (alifatické a aromatické uhlovodíky, alkoholy a fenoly, aldehydy a ketony, organické kyseliny, estery organických a anorganických kyselin, étery, nitro- a nitrososloučeniny, alifatické a aromatické aminy, chlorované uhlovodíky, polychlorované bifenyly, polyhalogendioxiny a -dibenzofurany).
  • ******* Toxikologie farmak. Narkotika, hypnotika, psychofarmaka (stimulancia, thymoleptika, anxiolytika, dysforika, neuroleptika, halucinogeny), analgetika, antipyretika, antirheumatika, kardiaka, laxancia, diuretika, antihistaminika, antidiabetika, tuberkulostatika, antibiotika, cytostytika. Abusus léčiv a toxikomanie (základní typy toxikomanie).
  • ******* Toxikologie organických kolorantů (barviv a organických pigmentů) meziproduktů (výchozí suroviny a barvářské produkty). Toxikologie polymerních materiálů a nátěrových hmot. Toxikologie ostatních významných produktů průmyslové a technické chemie. Chemická bezpečnost. Toxikologické informační báze WHO, UNEP, ILO, FAO, EU, EPA, ATSDR aj.
  • ******* Toxikologie agrochemikálií. Chemická výživa a ochrana rostlin. Herbicidy a fytotoxické látky (na bázi anorganických sloučenin, chlorovaných fenoxyoctových kyselin, jiné herbicidy). Insekticidy (chlorované uhlovodíky, estery kyselin fosforu, karbamáty, jiné insekticidy). Akaricidy, fungicidy, moluskicidy, rodenticidy aj.
  • ******* Toxikologie vojensky významných látek. Vývoj a současný stav a význam chemických zbraní a chemického odzbrojení. Dráždivé a zneschopňující látky, dusivé látky, všeobecně jedovaté látky, zpuchýřující látky, nervově-paralytické látky. Ochrana, detoxikace, profylaxe, první pomoc a svépomoc, terapie zasažení, léčebně-odsunový systém v ochraně vojsk a obyvatelstva před bojovými otravnými a jinými vysoce toxickými látkami.
Literatura
  • Databáze IPCS-INCHEM (WHO, ILO, FAO, UNEP, EU), EPA, ASTDR, OPCW aj. podle aktualizace
  • WHO, UNEP, ILO: Guidelines on the Prevention of Toxic Exposures. WHO, Geneva 1985
  • MATOUŠEK J., LINHART P.: CBRN: Chemické zbraně. SPBI, Ostrava 2005.
  • WIRTH W., GLOXHUBER C.: Toxicology. G. Thieme Verlag, Stuttgart – New York 1985.
  • Právní normy ČR o nebezpečných chemických látkách, zejména Zákon č 356/2003 Sb o chemických látkách a chemických přípravcích, Zákon č. 59/2006 Sb. o prevenci závažných havárií (ve znění pozdějších předpisů) a další navazující nařízení a vyhlášky
  • MATRKA, Miroslav a Vlastimil RUSEK. Průmyslová toxikologie : úvod do obecné a speciální toxikologie [Matrka, 1998]. 3. opr. vyd. Pardubice: Vysoká škola chemicko-technologická, 1998, 157 s. ISBN 80-7194-131-X. info
  • Základy obecné a speciální toxikologie. Edited by Karel Picka - Jiří Matoušek. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 1996, 103 s. ISBN 80-85368-91-9. info
  • MARHOLD, Josef V. Přehled průmyslové toxikologie : organické látky. 1. vyd. Praha: Avicenum, 1986, s. i-x. info
  • MARHOLD, Josef V. Přehled průmyslové toxikologie : organické látky. 1. vyd. Praha: Avicenum, 1986, xxx, 760. info
Metody hodnocení
Přednášky
Ústní zkouška
Informace učitele
Prof. Ing. Jiří Matoušek, DrSc.; RECETOX, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita; Kamenice 126/3, 625 00 Brno
Tel.: 549 492 860; Fax: 549 492 840; E-mail: matousek@recetox.muni.cz; http://www.recetox.muni.cz
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010.