Tema 1 - Toxicología experimental I - 04/09-05/09

Clase del 04/09 dada por Cecilia Sosa Misuraca

Curso Presentación

Fuentes del conocimiento toxicológico:

Estudios no experimentales

• Casos clinicos, forenses, ambientales
• Epidemiologicos o de campo

Modelos matemáticos de predicción

• Cinetica ambiental

• Toxicocinetica

• Qsar

  Experimentación con modelos biológicos

• In vitro e in vivo

• Microcosmos, mesocosmos y de campo

Nos centramos en la experimentacion, los objetivos son:

Todo es toxico en una dosis incorrecta los remedios se vuelven venenos

Dosis es la cantidad de una sustancia adinistrada a un individuo o que entra en su organismo. No siempre facil de conocer (por ejemplo, medicacion en agua de peces), por eso mas comun calcular la concentración

No podemos comparar dos toxicos segun su concentración (mg/kg minimos letales) a no ser de que afecten al mismo organo de la misma manera.

La relación dosis-respuesta: Conforme aumenta la dosis de tóxico la severidad de los efectos adversos tambien aumenta. La causalidad asegura la relacion dosis-respuesta de la administración de una sustancia y los efectos (y no por otra causa) Proporcionalidad: Que haya una respuesta proporcional entre la cantidad de sustancia aplicada y los efectos.

Se puede estudiar mediante la respuesta gradual (En individuo o grupo de individuos) pero es mas común hacerlo en respuesta cuantal con poblaciones o grupos para reflejar las diferencias de susceptibilidad

Esto nos permite hacer una curva dosis-respuesta. Se forma una campana de Gauss, lo mas importante es tener en cuenta a los individuos mas susceptibles ya que tienen mayor peligro. Aunque es mas comun representarlo acumulativamente

La curva de dosis respuesta representando los datos acumulativamente sigue una forma sigmoidea La curva de dosis representando los datos de forma absoluta sigue una forma normal o campana de Gauss

PROBITS o Probability units: Pasar de la distribución normal. Pone a la media en 0 y, mediante desviaciones estandar y medidas arbitrarias (no proporcional, hay que mirarlo en la tabla) nos da una representación lineal

Cuando una dosis es capaz de matar al 50% de la población lo llamamos DOSIS LETAL MEDIA y se representa como LD50 (Lethal dose 50)

En la distribución normal está en la media

En la probit esta en el 5

Hay otras medidas que siguen la misma logica, DE50, CL50...

Concentración letal, dosis umbral... todo sigue la misma lógica

En estas curvas acumulativas, la B es la mas toxica o letal pero, si las curvas acumulativas llegan al mismo punto a las LD50 son igual de toxicas a priori, pero el umbral y pendiente son distintas.

La B tiene un menor umbral, la A tiene mayor pendiente, la A es mas toxica si medimos el LD90 o LD99, ya que mata a mayor porcentaje con menor cantidad de dosis.

• El umbral es la dosis minima necesaria para que se vea un efecto
• La pendiente es igual a la potencia toxica, es la relación entre el cambio de dosis y la cantidad de efecto

Curvas no sigmoideas:

Hay todo tipo de curvas pero importantes las de forma hormetinas, la hormesis

Las que siguen las curvas hormeticas en baja concentracion y en alta concentración son toxicas, en dosis media se encuentran en homeostasis, esto podria ser sustancias que encontramos de forma natural en nuestro organismo, algunos ejemplos serian el potasio y minerales esenciales y las vitaminas.

Conceptos Dosis-Respuesta:

Nos interesa que las dosis terapeuticas, toxicas y letales esten separados. El indice terapeutico nos indica la relación entre las tres. y se fija en los valores medios LD50, TD50, LD50

Un indice terapeutico bajo (1) es malo, el efecto toxico coincide con el terapeutico, un indice mayor (10) corresponde a una droga mas segura:

Las lineas que nos indican el efecto terapeutico, toxico y letal no tienen porque seguir la misma curva

La warfarina tiene un indice terapeutico bajo (matarratas o anticoagulante) penicilina tiene un indice mayor, es muy segura.

El margen de seguridad es como el indice terapeutico pero se fija en donde se solapan los efectos comparando el percentil 1 de la dosis letal y el 99 de la dosis terapeutica.

• NOAEL — Highest dose at which there was not an observed toxic or adverse effect.
• LOAEL — Lowest dose at which there was an observed toxic or adverse effect

Para transpasar los estudios realizados a otras especies, se suelen dividir entre 10 y 1000 para evitar posibles efectos adversos por diferencia de especie.

Benchmark dose (BMD) o dosis cota: se estudia la regresion no lineal de la curva. Depende del analisis estadistico y no de las dosis elegidas arbitrariamente. Lo que se usa realmente es el BMDL, que usa el limite inferior del BMD, usando el limite de confianza menor nos aseguramos aun mas.

El umbral es la dosis minima en la que se producen efectos adversos

Las pruebas de toxicidad

Hay muchos pasos hasta llegar al ensayo biologico de toxicidad. Pueden ser in vitro (Organoides, organs/humans on a chip, celulas...) o in vivo, se reduce la experimentacion in vivo.

Se siguen las guidelines o bases de la OECD que nos ponen las reglas a seguir y un comite que lo ha de abalar y corroborar que se sigan las normas.

Las pruebas de toxicidad in vivo prueban:

• Toxicidad aguda - Dosis unica
• Toxicidad subaguda - Dosis repetidas
• Toxicidad cronica - Toda la vida del animal

Las pruebas de toxicidad aguda sirven para:

• Definir la toxicidad intrinseco de un xenobiotico
• Valorar susceptibilidad de especies
• Identificar órganos diana de la toxicidad
• Obtener información para diseño y dosis de experimentos más prolongados

Un xenobiótico es cualquier compuesto químico que resulta extraño para un organismo vivo, es decir, que no se produce de forma natural en él ni forma parte de sus procesos biológicos habituales

La Toxicidad subaguda y subcrónica en Estudios de dosis repetida

• Se consideran subagudos las dosis entre 14 y 28 dias
• Se consideran subcronicos si duran 90 dias
• Han de darse en al menos dos especies
• Rutas orales, dermicas e inhalatoria
• Se puede dar toxicologia reproductiva y del desarrollo dependiendo del segmento

Como objetivos se busca:

• Estudiar la acumulacion a dosis menores
• Periodo de latencia (intervalo entre exposicion y efecto)
• Efectos toxicos no letales
• Fase de reversibilidad
• Parametros climicos, bioquimicos, hematologicos...
• Mira los 3 primeros segmentos del desarrollo

La toxicidad cronica

• Se da durante toda la vida del animal
• Tratamiento diario
• Se incluyen 3 grupos de animales
• Estudia el, Segmento IV

Los segmentos evaluan la toxicidad en distintas etapas reproductivas y del desarrollo:

• Segmento I - Reproducción - Afecta la fertilidad
• Segmento II -Teratogenicidad - Malformaciones congenitas
• Segmento III - Perinatal y postnatal - Desde el nacimiento al destete
• Segmento IV - Multigeneracionales - Varias generaciones