Aula_2_Toxicologia_2021_1

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Mecanismos de ação tóxica
Identificação do perigo
Relação dose-resposta em Toxicologia
Toxicidade aguda, subcrônica e crônica
Demais testes de toxicidade
Avaliação da exposição
Valores de NOAEL e NOEL
Caracterização do risco
Aula 02
2021/1
1- Ação direta sobre o tecido
→Lesão celular
Ex.: etanol 
(cirrose hepática)
2- Ação indireta sobre o tecido
→ Interferência com sistemas enzimáticos
→ Interferência com o DNA/RNA; Ex.: citostáticos
→ Interferência com as funções gerais da célula. Ex.: dr. abuso 
→ Interferência na secreção de bile; Ex.: MDMA
→ Desacoplamento de reações metabólicas; Ex.: AAS
→ Hipersensibilidade; Ex.: Halotano
→ Bloqueio do transporte de oxigênio; Ex.: CO
→ Interferência na neurotransmissão; Ex.: drogas de abuso
→ Outros
Principais mecanismos de ação tóxica
Classificação dos Efeitos tóxicos
Podem ser imediatos, crônicos ou retardados
Podem ser reversíveis ou irreversíveis
Podem ser locais ou sistêmicos
Exposição aguda 
Efeitos aparecem até 24h
Ex.: envenenamento por 
cianetos
Exposição crônica 
(pequenas doses, por 
meses ou anos)
Ex.: tabaco
Ocorrem após 
período de latência
Ex.:carcinogênicos 
(latência 20-30 anos)
Depende das características químicas do toxicante e da capacidade do tecido lesado 
em se recuperar.
Ex.: lesões hepáticas são geralmente reversíveis → tecido com grande capacidade 
de regeneração
lesões no SNC são geralmente irreversíveis → células nervosas são pouco 
renovadas.
Avaliação do risco - etapas
Avaliação do risco: estudo qualitativo e quantitativo de um
produto tóxico com a finalidade de se estabelecer o grau de
segurança para as diferentes espécies e para o meio ambiente;
são considerados a concentração e as condições de exposição
O processo de avaliação do risco envolve:
1) Identificação do perigo
2) Avaliação da relação dose-resposta
3) Avaliação da exposição
Risco = Toxicidade x Exposição
Identificação do perigo
Identificação do Perigo: reconhecimento do potencial tóxico 
de uma substância a partir de dados sobre toxicidade aguda e 
crônica, animal e humana, e também de situações e estados 
de um sistema que possam levar a um evento indesejável.
Exemplos: 
- Uso de substâncias tóxicas no ambiente de trabalho;
- Exposição do ambiente a poluentes orgânicos persistentes;
- Uso de medicamentos com baixo índice terapêutico.
Avaliação da Relação dose-resposta 
Avaliação da relação dose-
resposta: estudos em animais de
experimentação para se estimar a
frequência de distribuição de
resposta tóxica em uma população.
- Cumulativa: doses crescentes e
sucessivas do toxicante
- Não cumulativa: dose única do
toxicante
Toxicante B
Toxicante A
Dose (mg/kg)
Inclinação da curva:
Determina o risco de 
resposta toxicológica
Quanto maior a 
inclinação, maior o risco 
de resposta tóxica após 
exposição a doses 
crescentes do toxicante.
Avaliação da Relação dose-resposta 
DL50: dose necessária para 
causar a morte de 50% da 
população de estudo
Mas não podemos 
nos esquecer de 
fatores como o 
tempo de exposição, 
pp dos toxicantes, 
fatores relacionados 
ao organismo, à 
exposição e ao meio 
ambiente!!!
Dependendo das condições
de uso, uma substância
classificada como muito tóxica
(elevada toxicidade intrínseca)
pode ser menos “perigosa” do
que uma pouco tóxica.
1) DL50 do agente tóxico:
Composto muito tóxico causa dano em quantidades muito pequenas.
Composto pouco tóxico causa dano em quantidades maiores.
Fatores que determinam o risco de intoxicação
Limitação da classificação acima: se baseia apenas na toxicidade intrínseca da
substância que é um parâmetro extremamente variável, sendo influenciado por uma
série de fatores, relacionados principalmente ao agente químico, organismo e à
exposição.
2) Tempo de exposição:
Exposição Aguda x Crônica
3) Propriedades do agente tóxico 
- Propriedade físico-químicas 
- - Impurezas e contaminantes;
- Fatores envolvidos na formulação (veículo, adjuvantes).
4) Fatores relacionados ao organismo
- Espécie, linhagem, fatores genéticos;
- Fatores imunológicos, estado nutricional, dieta;
- Sexo, estado hormonal, idade, peso corpóreo;
- Estado emocional, estado patológico.
5) Fatores relacionados à exposição
Via de introdução, dose ou concentração e frequência.
6) Fatores relacionados ao meio ambiente
Temperatura, pressão, radiações, luz, umidade, etc.
7) Inclinação da curva (toxicidade aguda)
Fatores que determinam o risco de intoxicação
Exemplo de 
exposição crônica 
a toxicante:
mercúrio utilizado 
na mineração
Toxicante B
Toxicante A
Dose (mg/kg)
Considere as curvas ao lado,
correspondentes à relação dose-
resposta de dois compostos
distintos (toxicantes A e B):
1) Qual apresenta a maior DL50?
2) Qual o risco de morte após
exposição a 5 mg/kg de A e de
B?
3) Qual o risco de morte após
exposição a 10 mg/kg de A e de
B?
4) Qual o risco de morte após
exposição da 15 mg/kg de A e de
B?
Avaliação da Relação dose-resposta 
Importância da 
inclinação da curva
Toxicante B
Toxicante A
Toxicante B
Toxicante A
E
s
c
a
la
 l
o
g
a
rí
tm
ic
a
Dados plotados 
em escala Log: 
obtenção de retas 
(mais fáceis de 
trabalhar)
Avaliação da Relação dose-resposta 
Índice terapêutico: qual a 
distância entre a DE50 e a DL50?
Quanto maior o índice terapêutico, 
maior a segurança de um 
composto utilizado como 
medicamento.
Avaliação da Relação dose-resposta 
Toxicidade de Fármacos
**DE50: dose que induz o efeito terapêutico 
em 50% da população de estudo
Margem de segurança: doses 
que induzem efeito terapêutico 
em 99% da população de 
estudo causam toxicidade?
Quanto maior a margem de 
segurança, maior a segurança do 
fármaco.
Margem de 
Segurança: ED99
LD1
=
180
200
= 0,9
Avaliação da Relação dose-resposta 
Toxicidade de Fármacos
Avaliação da Relação dose-resposta 
Toxicidade de fármacos: outros parâmetros importantes
NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): dose do fármaco ou do toxicante na 
qual são observados efeitos benéficos, mas não são observados efeitos adversos.
LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level): a menor concentração do 
toxicante capaz de induzir um efeito adverso.
NOEL (No Observed Effect Level): dose máxima antes que apareça qualquer 
efeito benéfico de um fármaco. 
Avaliação da Relação dose-resposta 
Os estudos dose-resposta de um medicamento X mostraram os seguintes resultados:
Pergunta-se: quais os valores de NOAEL, LOAEL e NOEL?
Grupo Efeito terapêutico Efeitos adversos
(I) Controle -------- --------
(II) 5 mg/kg/dia -------- --------
(III) 10 mg/kg/dia + --------
(IV) (20 mg/kg/dia) ++ +
(V) (30 mg/kg/dia) +++ ++
(VI) (40 mg/kg/dia) ++ +++
NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): dose do fármaco ou do toxicante na qual são
observados efeitos benéficos, mas não são observados efeitos adversos.
LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level): a menor concentração do toxicante capaz
de induzir um efeito adverso.
NOEL (No Observed Effect Level): dose máxima antes que apareça qualquer efeito benéfico
de um fármaco.
Testes de Toxicidade
Toxicidade Aguda 
Exame anato-patológico 
(aspectos macro e microscópico)
Peso dos orgãos
Exames fisiológicos
Exames bioquímicos
Estudos do comportamento
Efeito sobre a fertilidade e feto
DE50 e DL50
2 ou 3 espécies
Doses únicas e crescentes 
do toxicante
Até 24 horas
Objetivos:
Avaliar a toxicidade intrínseca (DL50)
Determinar o NOEL, NOAEL e LOAEL
Avaliar a suscetibilidade das espécies
Identificar órgãos alvo
Promover informações para o delineamento e seleção 
dos níveis de dose para estudo mais prolongados 
(toxicidade subcrônica e crônica)
Controle (veículo) 
OU ...
Animais de procedência
5 de cada sexo
Veículo/via
3 a 5 doses simples
Sacrif. animais: 12h a 14d após
Exame clínico 
Sobreviventes: sacrifício
Toxicidade Sub-Crônica 
Exame anato-patológico 
(aspectos macro e microscópico)
Peso dos orgãos
Crescimento do animalExames fisiológicos
Exames bioquímicos
Estudos do comportamento
Efeito sobre a fertilidade e feto
No mínimo 3 doses,
sendo que a dose máxima 
não pode ultrapassar a DL10
1 a 3 meses
Objetivos:
Confirmar o NOEL, NOAEL e LOAEL
Estudar mais efetivamente órgãos alvos e determinar aqueles 
com mais suscetibilidade.
Prover dados sobre dosagens seletivas para estudo de 
toxicidade crônica.
Controle (veículo) 
OU ...
10 de cada sexo
Uma espécie não roedora
Adm inicia após desmame
3 doses baixas mas com ef tóxico
Acompanhamento diário
Exames: inclui hemat e urina
Sacrif. animais: 1 a 3 meses após
Exame clínico 
Sobreviventes: sacrifício
Toxicidade Crônica 
Exame anato-patológico 
(aspectos macro e microscópico)
Peso dos orgãos
Crescimento do animal
Exames fisiológicos
Exames bioquímicos
Estudos do comportamento
Efeito sobre a fertilidade e feto
No mínimo 3 doses,
sendo que a dose máxima 
não pode ultrapassar a DL10
2 anos 
ou toda a vida do animal
Objetivos:
Verificar níveis máximos de dose das substâncias que não 
produzem efeitos discerníveis de doença quando 
administrados durante a maior parte da vida do animal.
Verificar os efeitos tóxicos que não são resultados dos 
estudos de toxicidade sub-crônica
Procura-se determinar o mecanismo de ação tóxica das 
substâncias químicas.
Controle (veículo) 
OU ...
10 de cada sexo
2 espécies, uma não roedora
Quanrentena – est geral
Adm inicia após desmame
3 doses baixas
Acompanhamento diário
Exames: inclui hemat e urina
Sacrif. animais: 1 a 3 meses após
Exame clínico 
Sobreviventes: sacrifício
Teste de Carcinogenicidade
50 animais da 
mesma espécie
- Necropsia completa
- Testes que detectam lesão do 
DNA
- Testes que evidenciam 
alterações dos produtos gênicos 
ou das funções celulares
- Testes que avaliam alterações 
cromossômicas.
No mínimo 2 doses,
sendo a maior a DMT
(dose máxima tolerada)
e a menor, metade da DMT
Aproximadamente 120 dias
Objetivos:
Determinar o potencial carcinogênico de um composto 
químico;
Determinar os mecanismos de ação envolvidos
Classificar o composto em toxicante de ação genômica ou 
não-genômica
Controle (veículo) 
OU ...
***DMT: não provoca 
perda de mais de 10% 
do peso e não induz a 
morte ou a intoxicação
Teste de Mutagenicidade
Bactérias (testes in vitro)
No mínimo 3 concentrações Avaliação de mutações 
no material genético 
dos microrganismos
(teste de Ames)
No mínimo 3 concentrações
Retirada da medula 
óssea do fêmur para a 
observação das 
alterações 
cromossômicas
Animais de experimentação
Controle 
OU ...
Controle (veículo) 
OU ...
Teste de Mutagenicidade
Bactérias (testes in vitro)
No mínimo 3 concentrações Avaliação de mutações 
no material genético 
dos microrganismos
(teste de Ames)
No mínimo 3 concentrações
Retirada da medula 
óssea do fêmur para a 
observação das 
alterações 
cromossômicas
Animais de experimentação
Controle 
OU ...
Controle (veículo) 
OU ...
Teste de Mutagenicidade
Teste de Ames
Realizado em linhagens de Salmonella typhymurium com mutações pré-existentes 
no operon do gene histidina que deixam a bactéria auxotrófica, isto é, incapaz de 
sintetizar histidina. Se houver reversão para a prototrofia para a histidina frente à 
exposição de uma substância, a mesma tem potencial mutagênico.
Testes de fertilidade e de 
teratogenicidade
Animais machos e fêmeas
(3 espécies)
No mínimo 3 concentrações Testes sobre fertilidade e 
desempenho reprodutivo 
(machos e fêmeas)
Animais prenhes
No mínimo 3 concentrações
Retirada dos fetos ou filhotes
Alterações na organogênese
Desenvolvimento peri e pós-
natal
Controle (veículo) 
OU ...
Controle (veículo) 
OU ...
Outros testes
Toxicocinética aguda
Irritação ocular aguda (doses simples)
Irritação primária de pele (doses simples)
Irritação primária de pele (doses repetidas)
Sensibilização cutânea
Fotossensibilização cutânea
Leitura: Manual de ensaios 
toxicológicos in vivo
Alba Souza Brito
Editora da Unicamp
Avaliação da exposição
Exposição: contato que um organismo tem ao(s) toxicante(s)
durante determinado período de tempo.
A avaliação da exposição envolve a determinação ou estimativa da
magnitude, da frequência, da duração, da quantidade de indivíduos
exposto e a identificação das vias de exposição.
Uma das etapas é a identificação/quantificação de biomarcadores
no sangue ou em outros fluidos, utilizando diferentes métodos
analíticos (cromatografia, espectrofotometria etc.).
Biomarcador: é um indicador da intoxicação.
Ex.: atividade da colinesterase x organofosforados
Ácido hipúrico x tolueno
QUALIDADE EM ANÁLISES TOXICOLÓGICAS
Validação do método analítico em Toxicologia - Parâmetros:
1) Linearidade: resultados são proporcionais à concentração do 
toxicante/do biomarcador?
2) Sensibilidade: o método distingue duas concentrações próximas?
3) Especificidade: somente o analito de interesse é reconhecido?
4) Limite de detecção/de quantificação: qual a mínima concentração 
do toxicante/do biomarcador capaz de ser detectada?
5) Precisão: se forem realizadas várias medidas em uma mesma 
amostra, os resultados são próximos?
6) Exatidão: o valor detectado na amostra é próximo do valor real?
7) Robustez: se as condições ambientais/operacionais sofrerem 
pequenas oscilações, os resultados são mantidos?
8) Abrangência: com um mesmo método, eu consigo identificar um 
grupo de toxicantes?
EXERCÍCIOS
Drogas lícitas são substâncias que têm tanto sua produção quanto seu uso permitidos
por lei, sendo liberadas para comercialização. Dois exemplos são as bebidas
alcoólicas e o cigarro. Considerando as DL50 dessas drogas, obtidas
experimentalmente pela administração oral em ratos machos, pode-se inferir que o
hábito de fumar é mais nocivo do que o hábito de beber? Por quê?
Dados: DL50 do etanol: 7000 mg/kg; DL50 da nicotina: 60 mg/kg.
a) Sim, porque a DL50 do etanol é maior do que a da nicotina, dado derivado
estatisticamente a partir da administração da substância química que produz
letalidade.
b) Sim, porque a DL50 da nicotina é menor do que a do etanol. Assim, é necessária
uma dose muito menor de nicotina do que de etanol para levar a óbito 50% dos
animais testados.
c) Sim, porque a DL50 define valores de toxicidade aguda. São valores obtidos a
partir da administração única de uma substância química capaz de causar a morte de
50% dos animais expostos, entretanto também podem ser utilizadas como índice de
risco para o uso crônico dessas substâncias.
d) Não, porque a DL50 define valores de toxicidade aguda. São valores obtidos a
partir da administração única de uma substância química capaz de causar a morte de
50% dos animais expostos, portanto não podem ser utilizadas como índice de risco
para o uso crônico dessas substâncias.
EXERCÍCIOS
Você realizou o teste de Ames para determinar o potencial mutagênico da nicotina e
do alcatrão. Para isso, você semeou uma mesma quantidade de bactérias
Salmonella typhymurium utilizada para esse fim em cinco placas contendo meio
carente em histidina. Em seguida, adicionou as substâncias a serem testadas, no
meio da placa. Após dois dias, foram observados os seguintes resultados:
Placa Substância adicionada Crescimento de colônias 
de bactérias
1 água --------
2 nicotina --------
3 alcatrão ++
4 histidina ++
De acordo com os resultados, a(s) substância(s) com potencial mutagênico é/são:
a) água e nicotina
b) nicotina
c) nicotina e alcatrão
d) alcatrão e histidina
e) alcatrão