E1240 Experimentální a aplikovaná toxikologie a ekotoxikologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D. (přednášející)
prof. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Pavel Čupr, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 11:00–12:50 D29/252-RCX1
Předpoklady
NOW( E1241 Exp aplik tox a ekotox - cv )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Hlavním cílem kurzu je získání přehledu a hlubších odborných znalostí a kompetencí v problematice toxikologického a ekotoxikologického hodnocení nebezpečnosti různých typů materiálů a chemických látek
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu bude student schopen:
- objasnit legislativní rámec toxikologických a ekotoxikologických biotestů, přístupy k testování chemických látek a nebezpečných materiálů v ČR i EU
- orientovat a vyznat se v normách, jejich struktuře a systému standardizovaných ekotoxikologických testů
- diskutovat využitelnost standardních a alternativních metod pro praxi
- vybrat nejvhodnější přístupy a modelové organismy pro (eko)toxikologické zhodnocení rizikovosti testovaných materiálů
- navrhnout optimální test či baterii testů dle požadavků dané studie
- sestavit design jedno i více faktorových testů ekotoxicity
- zhodnotit limitace a výhody testů toxicity a genotoxicity s mikroorganismy
- charakterizovat nejčastěji požadované baterie testů, testy se zástupci autotrofních organismů (producentů) i konzumentů
- porovnat biotesty pro hodnocení toxicity pevných matric z životního prostředí
- popsat možnosti pro hodnocení toxicity pro vyšší živočichy v terestrickém i akvatickém prostředí
- obhájit využitelnost a potřebu in vitro a in vivo biotestů pro hodnocení (eko)toxicity a zohlednit jejich vypovídací schopnost
- posoudit potenciální vliv dalších faktorů na výsledky testů
- stanovit a odvodit základní parametry charakterizující toxicitu z výsledků testu toxicity
- kombinovat výsledky chemických analýz s výsledky ekotoxikologických testů pro účely hodnocení rizik kontaminovaných složek prostředí
- integrovat výsledky z různých typů biotestů pro účely hodnocení rizik
- detailně analyzovat a kriticky interpretovat výsledky biotestů v širších souvislostech
Osnova
  • 1. Úvod – organizace přednášek a cvičení
  • 2. Nezbytnost a principy hodnocení nebezpečnosti látek a vzorků – standardní přístupy, hledání alternativ, etické aspekty, 3R, Tox21, modelování, read-across
  • 3. Legislativní rámec (CSN, ISO, OECD, US EPA) - specifické legislativní požadavky na testy ekotoxicity i toxicity (dále značeno eko/toxicity) dle EU, EFSA, EMA, ECHA, REACH – dossiers. Požadované, doporučené a alternativní testy.
  • 4. Eko/toxikologické metody vs. koncept AOP (dráhy škodlivého účinku) – od molekul po ekosystém
  • 5. Typy eko/toxikologických biotestů – od in vitro, přes tkáně (biomarkery), individuální, populační, vícedruhové, ekosystémová úroveň, baterie testů. Akutní, (sub)chronické, vícegenerační, statická vs. obnovovací vs. průtočná expozice
  • 6. Experimentální design, strategie plánování a realizace experimentů, vyhodnocení (eko)toxikologických testů, analýza a interpretace výsledků, jejich využití. Závislost odpovědi na koncentraci/dávce a čase, spojité/nespojité parametry, důležitost měření expozičních dávek
  • 7. GLP (správná laboratorní praxe) v eko/toxikologickém testování, standardizace a akreditace testů, validita a reprodukovatelnost testů, jejich reprezentativnost, faktory ovlivňující výsledky testů
  • 8. Variabilita citlivosti jedinců a druhů, koncept rozložení citlivosti druhů (SSD), jeho interpretace, principy odvozování environmentálních limitů, limitů v potravinách
  • 9. Eko/toxikologické databáze, jejich použití (např. USEPA database, REACH)
  • 10. Testy jednotlivých látek, směsí, komplexních vzorků – výluhové, extraktové vs. kontaktní testy.
  • Odpady, půdy, sedimenty, odpadní vody - odebrání a příprava vzorků na biotesty.
  • Koncept působení směsí, realizace a interpretace testů komplexních vzorků
  • 11. Mikrobiální testy – testy ekotoxicity s destruenty. Ekotoxikologické biotesty s producenty, testy na řasách a makrofytech. Faktory ovlivňující výběr biotestu, testovací design, způsoby vyhodnocení. Testy trofie
  • 12. Testy ekotoxicity s konzumenty – biotesty s bezobratlými, testy na včelách
  • 13. Ekotoxikologické biotesty s obojživelníky, s rybami. – akutní, chronické, embryonální, bioakumulační
  • 14. Ekotoxikologické biotesty s půdními organismy, biodostupnost, artificiální půda, modelové druhy
  • 15. Ekotoxikologické biotesty s ptáky
  • 16. Toxikologické testování na savcích, 3R, validované in vitro testy, alternativní přístupy
  • 17. In vitro metody, testy genotoxicity, biodetekční nástroje v ekotoxikologických biotestech – MIE, vývoj pokročilých buněčných systémů (3D, co-culture, mikrofluidika), HTS, HCA, TOXCAST
  • 18. Biomarkery a histologické analýzy v biotestech a v terénních studiích, představení OMIC přístupů
  • 19. Testování potenciálu endokrinní disrupce, EDSP program, OECD Rámec – propojení od in vitro screeningu přes jednoduché in vivo testy k těm komplexnějším, zapojení biomarkerů a histologických analýz v testech
  • 20. Prediktivní eko/toxikologie, QSAR, read-across, extrapolace mezi druhy a látkami, AOPs – WoE, reverzní dosimetrie, IVIVE, PBPK, modelování účinků směsí. Integrativní hodnocení biotesty a chemickými analýzami.
Literatura
    doporučená literatura
  • KOPP, Radovan, Klára HILSCHEROVÁ a Eva POŠTULKOVÁ. Základy vodní ekotoxikologie. Vydání první. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2015, 151 stran. ISBN 9788075093349. info
    neurčeno
  • WU, Ge. Assay development : fundamentals and practices. Hoboken, N.J.: Wiley, 2010, xx, 425. ISBN 9780470191156. info
  • FARGAŠOVÁ, Agáta. Ekotoxikologické biotesty. 1. slovenské vyd. Bratislava: Perfekt, 2009, 317 s. ISBN 9788080464226. info
  • Principles and methods of toxicology. Edited by A. Wallace Hayes. 5th ed. New York: Informa Healthcare, 2008, xxiii, 227. ISBN 9780849337789. info
Výukové metody
Výuka probíhá formou interaktivních přednášek s prezentací materiálů v programu Power Point a využitím audiovizuálních pomůcek a diskusí nad přednášenými tématy. Součástí výuky je samostaná domácí práce ve formě zpracovávání odpovědí na zadané otázky. Návštěva přednášek je silně doporučená pro porozumění probíraným tématům. Závěrečné hodnocení probíhá formou písemné zkoušky s možností ústního dozkoušení.
Metody hodnocení
V průběhu semestru každý student zpracuje 10 min. prezentaci na zadané téma, znalosti jsou upevňovány dvěma sadami pracovních otázek k domácímu zpracování. Splnění prezentace a odevzdání pracovních otázek je podkladem pro získání zápočtu. Závěrečné hodnocení je založeno na písemném testu, kde student musí dosáhnout minimálně 60% bodů a následné ústní zkoušce.
Informace učitele
Studenti obdrží kopie prezentací pro přednášky a kompletní kopie ilustračních obrázků a schemat, která využijí jako pracovní materiál pro vlastní poznámky a následující studium. Doporučená literatura slouží k doplnění a rozšíření obsahu přednášek. Students are provided with the copies of all presentations, figures, schemes and charts, used for lectures. These handouts serve for students notes and studies. Recommended literature should be used to extend the matter of lectures.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.