Způsoby toxického působení - Modes of toxic action
A způsob toxického působení je běžná sada fyziologický a behaviorální příznaky charakterizující typ nepříznivé biologické odpovědi.[1] A režim akce by neměla být zaměňována s mechanismus účinku, které odkazují na biochemické procesy, které jsou základem daného způsobu působení.[2] Režimy toxického působení jsou důležité a široce používané nástroje ekotoxikologie a vodní toxikologie protože klasifikují toxické látky nebo znečišťující látky podle typu toxického působení. Existují dva hlavní typy způsobů toxického působení: nespecificky působící toxické látky a specificky působící toxické látky. Nespecificky působící toxické látky jsou ty, které produkují narkóza zatímco specificky působící toxické látky jsou ty, které nejsou narkotické a které produkují specifický účinek na konkrétním cílovém místě.
Typy
Nespecifické
Nespecifické působící způsoby toxického působení výsledek v narkóza; narkóza je tedy způsob toxického působení. Narkóza je definována jako generalizovaná deprese v biologická aktivita kvůli přítomnosti toxický molekuly v organismu.[1] Cílové místo a mechanismus toxického působení, kterým narkóza ovlivňuje organismy, jsou stále nejasné, ale existují hypotézy které podporují, že k němu dochází změnami v buněčné membrány na specifických místech membrán, jako je lipidové vrstvy nebo bílkoviny vázané na membrány. Přestože nepřetržité vystavení a narkotický toxická látka může produkovat smrt, pokud je expozice toxické látce zastavena, může být narkóza reverzibilní.
Charakteristický
Toxické látky že na minimum koncentrace modifikovat nebo inhibovat nějaký biologický proces vazbou na specifické místo nebo molekula mají specifický způsob toxického působení.[1] Při dostatečně vysokých koncentracích však mohou toxické látky se specifickými způsoby působení působit toxicky narkóza které mohou nebo nemusí být reverzibilní. Specifické působení toxické látky se nicméně vždy zobrazí jako první, protože vyžaduje nižší koncentrace.
Existuje několik konkrétních způsobů toxického působení:
- Odpojovače oxidativní fosforylace. Zahrnuje toxické látky, které oddělují dva procesy, ke kterým dochází oxidační fosforylace: elektronový přenos a adenosintrifosfát (ATP) produkce.
- Inhibitory acetylcholinesterázy (AChE). Bolest je enzym spojený s nerv synapse že je určen k regulaci nervových impulzů rozbitím neurotransmiter Acetylcholin (ACh). Když se toxické látky vážou na AChE, inhibují rozklad ACh. To má za následek pokračující nervové impulsy napříč synapsemi, které nakonec způsobí poškození nervového systému. Příklady AChE inhibitorů jsou organofosfáty a karbamáty, což jsou komponenty nalezené v pesticidy (vidět Inhibitory acetylcholinesterázy ).
- Dráždivé látky. Jedná se o chemikálie, které způsobují zánětlivé účinek na živou tkáň chemickým působením v místě kontaktu. Výsledný efekt dráždivé látky je nárůst v objem buněk v důsledku změny velikosti (hypertrofie ) nebo zvýšení počtu buněk (hyperplazie ). Příklady dráždivých látek jsou benzaldehyd, akrolein, síran zinečnatý a chlór.
- Křečové látky působící na centrální nervový systém (CNS). CNS záchvatová činidla inhibují buněčná signalizace jednáním jako antagonisté receptoru. Vedou k inhibici biologických odpovědí. Příklady záchvatů CNS jsou organochlor pesticidy.
- Blokátory dýchání. Jedná se o toxické látky, které ovlivňují dýchání zásahem do elektronový transportní řetězec v mitochondrie. Příklady blokátorů dýchání jsou rotenon a kyanid.
odhodlání
Průkopnickou práci při identifikaci hlavních kategorií způsobů toxického působení (viz popis výše) provedli vyšetřovatelé z Americká agentura na ochranu životního prostředí (EPA) v laboratoři Duluth pomocí ryb,[1][3][4][5] důvod, proč pojmenovali kategorie jako Syndromy akutní toxicity ryb (TUKY). Navrhli FATS hodnocením behaviorální a fyziologický reakce ryb při vystavení testy toxicity, jako lokomotiva činnosti, tělo barva, větrání vzory, kašel hodnotit, Tepová frekvence, a další.[2]
Bylo navrženo, že způsoby toxického působení lze odhadnout vytvořením souboru dat o kritických tělních reziduích (CBR).[3] CBR je celé tělo koncentrace chemické látky, která je spojena s danou nepříznivou biologickou odpovědí[1] a odhaduje se pomocí a rozdělovací koeficient a a biokoncentrace faktor. Zbytky celého těla jsou nejprve rozumné aproximace množství chemikálie přítomné v místě (místech) toxického působení.[3] Protože se zdá, že různé způsoby toxického působení jsou obvykle spojeny s různým rozsahem tělesných zbytků,[3] způsoby toxického působení lze poté rozdělit do kategorií. Je však nepravděpodobné, že každá chemická látka má stejný způsob toxického působení v každém organismu, takže toto variabilita je třeba zvážit.[3] Účinky směs toxicita by měla být zvážena také, i když toxicita směsi je obecně přísada,[3] chemikálie s více než jedním způsobem toxického působení mohou přispívat k toxicitě.[4]
Modelování se v posledním desetiletí stal běžně používaným nástrojem k předpovídání způsobů toxického působení. The modely sídlí v Kvantitativní vztahy mezi strukturou a aktivitou (QSAR), které jsou matematické modely které se vztahují k biologická aktivita molekul k jejich chemické struktury a odpovídající chemikálie a fyzikálně-chemické vlastnosti.[1] QSAR pak mohou předvídat způsoby toxického působení neznámých sloučenin porovnáním jejich charakteristického profilu toxicity a chemické struktury s referenčními sloučeninami se známými profily toxicity a chemickými strukturami.[2] Russom a kolegové[6] byli jednou z první skupiny vědců, kteří byli schopni klasifikovat způsoby toxického působení pomocí QSAR; klasifikovali 600 chemikálií jako narkotika. I když jsou QSAR užitečným nástrojem pro předpovídání způsobů toxického působení, chemikálie s více způsoby toxického působení mohou zakrýt analýzy QSAR. Proto se tyto modely neustále vyvíjejí.
Aplikace
Posouzení environmentálních rizik
Cíl životního prostředí posouzení rizik je chránit životní prostředí před nepříznivými účinky.[2] Vědci dále vyvíjejí modely QSAR, jejichž konečným cílem je poskytnout jasný pohled na způsob toxického působení, ale také na to, jaké je skutečné cílové místo, koncentrace chemické látky v tomto cílovém místě a interakce probíhající v cílovém místě,[2] stejně jako předpovědět způsoby toxického působení v roce 2006 směsi. Informace o způsobu toxického působení jsou klíčové nejen při porozumění společným toxickým účinkům a potenciálním interakcím mezi chemickými látkami ve směsích, ale také při vývoji testů pro hodnocení komplexních směsí v této oblasti.
Nařízení
Kombinace behaviorální a fyziologický odpovědi, odhady CBR a chemický osud a bioakumulace Modely QSAR mohou být mocným regulačním nástrojem[3] na adresu znečištění a toxicita v oblastech, kde odpadní vody jsou vybité.
Reference
- ^ A b C d E F Rand G (1995). Základy vodní toxikologie: účinky, osud v životním prostředí a hodnocení rizik. Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 1-56032-091-5.
- ^ A b C d E Escher BI, Hermens JL (říjen 2002). "Způsoby působení v ekotoxikologii: jejich role v tělesných zátěžích, druhová citlivost, QSAR a účinky směsi". Environ. Sci. Technol. 36 (20): 4201–17. doi:10.1021 / es015848h. PMID 12387389.
- ^ A b C d E F G McCarty LS, McCarty D (1993). „Posílení ekotoxikologického modelování a hodnocení: rezidua v těle a způsoby toxického působení“. Věda o životním prostředí a technologie. 27 (9): 1719–1728. doi:10.1021 / es00046a001.
- ^ A b Escher BI, Ashauer R, Dyer S, Hermens JL, Lee JH, Leslie HA, Mayer P, Meador JP, Warne MS (leden 2011). „Zásadní úloha mechanismů a způsobů toxického působení pro porozumění toxicitě reziduí tkání a koncentrací vnitřních účinků organických chemikálií“. Integr Environ Assess Manag. 7 (1): 28–49. doi:10.1002 / ieam.100. PMID 21184568.
- ^ McKim JM, Schmieder PK, Carlson RW, Hunt EP (1987). „Použití respiračních a kardiovaskulárních odpovědí pstruha duhového (Salmo gairdneri) při identifikaci syndromů akutní toxicity u ryb: 1. část. Pentachlorfenol, 2,4-dinitrofenol, trikainmethansulfonát a 1-oktanol.“ Toxikologie prostředí a chemie. 6 (4): 295–312. doi:10.1002 / atd. 5620060407.
- ^ Russom CL, Bradbury SP, Broderius SJ, Hammermeister DE, Drummond RA (1997). „Predikce toxických účinků z chemické struktury: akutní toxicita pro střevle potoční (Pimephales promelas)“. Toxikologie prostředí a chemie. 16 (5): 948–967. doi:10.1002 / atd. 5620160514.