Faculdade de Medicina da Santa Casa de São Paulo Toxicologia/Toxicologia - Aula... ·...
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TOXICOLOGIA3ª. Aula
Prof. MSc. Fabriciano Pinheiro
02/07/2012
Faculdade de Medicina da Santa Casa de São Paulo
Curso de Especialização em Medicina do Trabalho
I
EXPOSIÇÃO
Vias de introdução
TOXICANTE
disponibilidade
química
II
TOXICO
CINÉTICA
III
TOXICO
DINÂMICA
Processos de
transporte:
• absorção
• distribuição
• eliminação
biotransformação
Natureza da
ação
TOXICIDADE
IV
CLÍNICA
sinais e
sintomas
INTOXICAÇÃO
biodisponibilidade
Fases da intoxicaçãoMoraes e col, 1991
TOXICOCINÉTICA E TOXICODINÂMICA
Toxicocinética:Estudo do comportamento (curso temporal) do xenobiótico
desde a absorção até a eliminação no organismo.
Toxicodinâmica:Estudo da natureza da ação tóxica exercida por substâncias
químicas sobre o sistema biológico.
Toxicocinética
Relação entre:toxicocinética e toxicodinâmica
Toxicodinâmica
Dose do agente químico
administrada
Resposta tóxicaAgente químico no
local de ação
Relaciona a Dose Externa com a
quantidade enviada ao órgão-alvo
Biodisponibilidade
Depuração (clearance)
Meia-vida
Acúmulo
Relaciona a Dose Interna com a
resposta do órgão-alvo
Ativação
Destoxificação
Citoproteção
Homeostase
Azevedo & Chasin, 2003
TOXICODINÂMICA
Importante conhecer os mecanismos da toxicidade:
Interpretação descritiva da toxicidade - patologia resultante
Estimar a probabilidade de um agente químico causar efeitos
deletérios - em que população
Estabelecer procedimentos preventivos/antagonismo
Estabelecer tratamentos (medicamentos)
Desenvolvimento de produtos específicos - seletividade dos
compostos
MECANISMOS DA TOXICIDADE
Toxicante
Alcance do órgão-alvo
Interação com moléculas -alvo
Disfunção celular, injúria
Dano
TOXICIDADE
Alteração do ambiente biológico
Azevedo & Chasin, 2003
MECANISMOS DA TOXICIDADE
Toxicante
Alcance do órgão-alvo
Interação com moléculas -alvo
Disfunção celular, injúria
Dano
TOXICIDADE
Alteração do ambiente biológico
Azevedo & Chasin, 2003
ALCANCE TOXICANTE – SÍTIO-ALVO DE AÇÃO
Local de exposição:Pele, trato GI, trato respiratório, placenta
TOXICANTE
AbsorçãoDistribuição para o alvoReabsorçãoAtivação
TOXICANTE FINALMolécula-alvo (proteína, lipídio, ácido nucléico
e macromolécula) ou sítio-alvo de ação
Eliminação pré-sistêmicaDistribuição longe do alvoExcreçãoDestoxificação
A
L
C
A
N
C
E
Azevedo & Chasin, 2003
Sítio molecular responsável pela toxicidade
1) o xenobiótico deve interagir com o sítio molecular
2) concentrações efetivas alcançam o sítio molecularExceção: imunotoxicidade
3) altera a célula alvo, sendo que o mecanismodeve estar relacionado com a toxicidade
CARACTERÍSTICAS DO SÍTIO DE LIGAÇÃO
MECANISMOS DA TOXICIDADE
Toxicante
Alcance do órgão-alvo
Interação com moléculas -alvo
Disfunção celular, injúria
Dano
TOXICIDADE
Alteração do ambiente biológico
Azevedo & Chasin, 2003
INTERAÇÃO MOLECULAR DO XENOBIÓTICO
Gregus & Klaassen, 2001
TIPOS DE REAÇÃO COM O SÍTIO DE LIGAÇÃO
Ligação não-covalente
São interações apolares ou formações de ponte de hidrogênio.
Envolvem: receptores de membranas, receptores intracelulares, canais iônicos, enzimas.
Usualmente são ReversíveisEx.:Receptores de membranas: estricnina – Compete pelo receptor de glicina
no neurônio motor na medula espinhal – estimulação do SNC
Canais iônicos: saxitoxina bloqueia canais de sódio -Bloqueio do potencial de ação
Enzimas: carbamatos - inibição da enzima colinesterase (intoxicação não persistente)
TIPOS DE REAÇÃO COM O SÍTIO DE LIGAÇÃO
Ligação covalente
São agentes eletrofílicos - afinidade para átomos nucleofílicos.
Envolvem: macromoléculas como proteínas e ácidos nucléicos.
Praticamente Irreversíveis
Ex.:
Radicais livres (•OH, •NO2 ao DNA) - câncer
Inseticidas organofosforados - inibição irreversível da enzima acetilcolinesterase (intoxicação persistente)
TIPOS DE REAÇÃO COM O SÍTIO DE LIGAÇÃO
Abstração de hidrogênio
Radicais livres retiram H de compostos endógenos - Radicais reativos
Ex.:
OH + CH2 R-H2C + aminas-aa livres ou ligação cruzada com DNAresíduos protéicos ou outras proteínas
Aminoácidos de ácidos graxos - peroxidação lipídica
OH + ácido graxo R-H2C + O2 peróxi
CCl3 + O2 Cl3COO hidroxiperóxido
TIPOS DE REAÇÃO COM O SÍTIO DE LIGAÇÃO
Transferência de elétrons
Reações de oxidação ou redução – transferência de elétrons.
Ex.:Fe++ Fe+++
Mecanismo direto: oxidação da hemoglobina – metemoglobina
Xenobióticos metemoglobinizantes:
Medicamentos
Anestésicos locais - benzocaína, lidocaína;
Antibióticos - sulfonamidas.
Ocupacional - anilinas, nitrobenzeno.
Alimentos conservados - nitrito e nitrato de sódio.
EFEITO DO TOXICANTE NA MOLÉCULA-ALVO
Disfunção da moléculas-alvo
Toxicantes mimetizam ligantes endógenos ativando moléculas-alvo de proteínas.
Inibição da função de moléculas-alvo por:- Bloqueio de receptores de neurotransmissores- Bloqueio de canais iônicos- Inibição enzimática
Ex.:Ligação covalente de toxicantes ao DNA causa erro de pareamento de
nucleotídeo durante a replicação.
EFEITO DO TOXICANTE NA MOLÉCULA-ALVO
Destruição da moléculas-alvo
Moléculas susceptíveis a degradação após ligação com toxicante.
Ex.:
Radicais Livres (CL3COO● e HO●) podem iniciar a peroxidação lipídica por
abstração de H de ácidos graxos, destruindo lipídios da membrana
celular e também gerando radicais livres endógenos que poderão atacar
a estrutura do DNA.
EFEITO DO TOXICANTE NA MOLÉCULA-ALVO
Formação de novo antígeno
Ligação covalente de xenobióticos ou seus metabólitos a proteínas
podem desencadear resposta imunológica.
Ex.:
- Dinitroclorobenzeno
- Penicilina
- Níquel
ALTERAÇÃO DO AMBIENTE BIOLÓGICO
Agentes que alteram a concentração do íon H+ na biofase
aquosa.
Solventes e detergentes que alteram fisicoquimicamente a fase
lipídica da membrana celular e destroe o gradiente de soluto
transmembrana.
Xenobióticos que causam dano por simplesmente ocupar um
local ou espaço.
MECANISMOS DA TOXICIDADE
Toxicante
Alcance do órgão-alvo
Interação com moléculas -alvo
Disfunção celular, injúria
Dano
TOXICIDADE
Alteração do ambiente biológico
Azevedo & Chasin, 2003
DISFUNÇÃO CELULAR E TOXICIDADE RESULTANTE
Klaassen & Watkins, 2003
Função daMolécula-alvo
Regulação celular -
sinalização
Manutenção celular
Desregulação da expressão
gênica
Desregulação da função
celular normal
Inapropriada:- Divisão celular (neoplasia, teratogênese)- Apoptose (não evolução tecido, teratogênese)- Síntese de proteína (ex. proliferação peroxissoma)
Ex. Inapropriada atividade neuromuscular: - Tremor, convulsão, espasmo, aritmia cardíaca- Narcose, paralisia, parestesia
Manutenção interna
prejudicada
Manutenção externa
prejudicada
Falha:- Síntese de ATP- Regulação de Ca2+
- Síntese de proteína Dano/morte celular- Função microtubular- Função da membrana
Falha da função de sistemas integrados:Ex. Hemostasia - hemorragia
DETERMINA O EFEITO EFEITO
INTERAÇÃO ENTRE DOIS AGENTESEFEITOS RESULTANTES
Aditivo: 2 + 3= 5 inseticida organofosforado + inibidor da colinesterase
Sinérgico: 2 + 2= 20CCl4 + etanol= hepatotóxico
Potenciação: 2 + 0 = 10CCl4 + isopropanolol= aumento no efeito hepatotóxico
do CCl4
Antagonismo: 4 + 6= 8; 4 + 0=1
MECANISMO DA INTOXICAÇÃO X ESTRATÉGIAS TERAPÊUTICAS
Antagonismo funcional
Intoxicação por barbitúrico - queda de PA
administração de NOR
Antagonismo químico ou inativação
Antivenenos - tratamento de acidentes por animais peçonhentosAnticorpos específicos contra as toxinas
Quelantes - Intoxicações por metaisCaNa2EDTA – intoxicação por Pb
Dimercaprol- intoxicações por As, Hg e Pb
MECANISMO DA INTOXICAÇÃO X ESTRATÉGIAS TERAPÊUTICAS
Antagonismo disposicional ou farmacocinético
interferir com a absorção, distribuição, biotransformação e eliminação
Carvão ativado - intoxicação por medicamentos e drogas de abusoimpede a absorção
Pentobarbital - intoxicação por varfarinafacilita a metabolização
Antagonismo dinâmico
Naloxana - opióides- tratamento de dependentes e depressão respiratória em casos agudos de intoxicação
Atropina - muscarínico- intoxicação por inseticidas organofosforadosOxigênio - na intoxicação por monóxido de carbono
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA OU LIPOPEROXIDAÇÃO
RADICAIS LIVRES
Um radical livre é qualquer espécie capaz de existência independente
que contenha um ou mais elétrons desemparelhados.
Isso torna a molécula altamente instável, tendo uma vida média muito
curta (medida em microssegundos) e tentando parear-se a qualquer
preço, retirando elétrons, assim, de moléculas estáveis.
RADICAIS LIVRES
As espécies reativas de oxigênio incluem todos os radicais do
oxigênio, como o ânion radical superóxido (O2-•), radical hidroxila (HO•),
radical alquila (L•), alcoxila (LO•) e peroxila (LOO•).
Nas espécies reativas de nitrogênio estão incluídos além do
peroxinitrito (ONOO-), o óxido nítrico (•NO) e o radical dióxido de
nitrogênio (•NO2).
O ânion peroxinitrito (ONOO-), o ácido hipocloroso (HOCl), o peróxido
de hidrogênio (H2O2), o oxigênio singlete (1O2) e o ozônio (O3) não são
radicais livres, mas podem induzir reações radicalares no organismo,
sendo por isso também considerados como espécies reativas.
RADICAIS LIVRES
Os Radicais Livres estão relacionados com uma variedade de
doenças, incluindo câncer, doenças hepáticas, aterosclerose e
envelhecimento. Na maioria das vezes esta relação se dá pela
propriedade que os Radicais Livres têm de reagir com os ácidos
graxos poliinsaturados, servindo como iniciadores do processo
de peroxidação lipídica ou lipoperoxidação.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
Definição
pode ser definida como uma cascata de eventos bioquímicos
resultante da ação dos Radicais Livres sobre os lipídios insaturados das
membranas celulares, gerando principalmente radical alquila (L•),
alcoxila (LO•) e peroxila (LOO•), levando à destruição de sua
estrutura, falência dos mecanismos de troca de metabólitos e, numa
condição extrema, à morte celular.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
Consequências
As alterações nas membranas levam a transtornos da permeabilidade,
alterando o fluxo iônico e o fluxo de outras substâncias, o que resulta
na perda da seletividade para entrada e/ou saída de nutrientes e
substâncias tóxicas à célula, alterações do DNA, oxidação da
lipoproteína e comprometimento dos componentes da matriz
extracelular.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
As reações radicalares ocorrem em três etapas:
INICIAÇÃO;
PROPAGAÇÃO;
TERMINAÇÃO.
INICIAÇÃO
O ácido graxo-LH é oxidado ao radical livre pela interação com uma espécie
iniciadora (ex. Radical hidroxila)
LH L.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
PROPAGAÇÃO
Ocorre devido à reação do radical com o O2, formando o radical peroxil,
que pode interagir com uma nova molécula de ácido graxo gerando mais
um radical. A decomposição do hidroperóxido lipídico pode ser catalisada
por metais de transição, como o cobre e o ferro, ocorrendo a formação de
radical peroxil e de radical alcoxil, que participam na propagação da cadeia
radicalar.
L.+ O2LOO .
LOO .+ LH LOOH + L .LOOH Fe 2+
LO + OH-.LOOH Fe 3+
LOO + H+.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
TERMINAÇÃO
A interrupção do processo radicalar pode ocorrer pela
interação entre duas espécies radicalares, formando
compostos carbonílicos no estado fundamental (L=O) e os
alcoóis correspondentes.
LO + LO. . H+
L=O + LOH
LOO + LOO. . H+
L=O + LOH + O2
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
PARAQUAT
Composto quartenários de amônio
1,1’ – dimetil - 4,4’ – bipiridilo: herbicida – controle de ervas
daninha – culturas de fumo, algodão, arroz, café, cana-de-
açúcar, feijão, maça, soja e uva.
Altamente tóxico para os ser humano.
PEROXIDAÇÃO LIPÍDICA
PARAQUAT Formação de RL e ERO (radical superóxico O2-, H2O2 e OH-)
instáveis – reagem rapidamente com ácidos graxos lesão nas
membranas, proteínas e DNA.
HO2- detoxificado pela superóxido dismutase (SOD) H2O2
catalase
Altas doses de paraquat suprime a SOD
2O2 + 2H+ O2 + H2O2
superóxido dismutase
Co/Zn/Mn
-
H2O2 H2O + ½ O2catalase
TOXICOLOGIA REPRODUTIVA OU DO DESENVOLVIMENTO
EMBRIONÁRIO
Estuda a cinética, mecanismos, patogênese e
conseqüências da exposição a agentes tóxicos ou condições que
levam ao desenvolvimento anormal.
Malformações estruturais
Retardo do crescimento
Prejuízo funcional
Morte do organismo
Teratologia ≈ teratogênese:
é um ramo da ciência que estuda os efeitos estruturais no
nascimento.
TOXICOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO
Sul da Turquia- 6500 a.C - estrutura de mármore de gêmeos
unidos até o apêndice
Austrália- 4000 a.C- gêmeos dicefálicos
Egito- 1500 a.C - pinturas nas paredes- fenda palatina e
acondroplasia
Figuras mitológicas- Gregos, babilônios e romanos –
sereias, sátiros, minotauros, ciclopes
Teras= monstro
HISTÓRICO
HISTÓRICO
RUBÉOLADécada de 40 - primeira associação de malformação por
incidência da doença- Áustria
Humanos: diferenças de malformações de acordo com as fases de gestação
problemas cardíacos, auditivos e oftalmológicos: 1º. e 2º. mês de gestação
retardo mental: 3º. e 4º. mês
HISTÓRICOTALIDOMIDA
Derivado do ácido glutâmico1956-60- hipnótico, sedativo, anti-emético- Europa/Austrália
Efeito teratogênico: 3ª. a 7ª. semana de gravidez Focomelia- efeitos característicos Anomalia cardíaca, ocular, intestinal e renal 20.000 casos no mundo
Mecanismo: inúmeros; não totalmente conhecidos Alteração no metabolismo do ácido fólico Alteração no metabolismo do ácido glutâmico Oxidação do DNA Acilação de poliaminas Inibição da angiogênese Imunossupressão – vários efeitos – inibição do TNF-α Antagonismos de fatores de crescimentos
Dependente da espécie- Hamster e maioria das linhagens de camundongossem efeito
TOXICOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO
Porcentagem de problemas na gravidez humana
Perda após implantação: 31%
Defeitos sérios na criança: 4%
Defeitos menos sérios na criança: 14%
Baixo peso: 7%
Mortalidade abaixo de 1 ano: 1,4%
Causas genéticas: 15 a 25%
Condições maternas: 4%
Infecções maternas: 3%
Problemas mecânicos- deformações: 1 a 2%
Agentes químicos e influências do meio-ambiente: 1%
Etiologias desconhecidas: 65%
Estados Unidos: 2.000.000 de casos/ano
MEDICAMENTOS COM POTENCIAL TERATOGÊNICO
63% não teratogênico 7% Teratogênico em + que (2079) 1 espécie (231)
21% teratogênico na 9% - resultados
maioria das espécies controversos (297)
(693)
3300 testados
A - sem risco para o feto em qualquer fase da gravidez com dosesterapêuticas - estudos em humanos
B - estudos experimentais não demonstraram riscos, mas sem estudosem humanos; ou estudos em animais negativos para gestação, mas outrosefeitos adversos foram observados- sem confirmação em humanos
C - efeito em animais de experimentação, mas sem estudos controladosem humanos, ou sem estudos em animais e humanos Risco x benefício -justifica o uso
D - risco em humanos, mas os benefícios podem justificar o uso - riscomaior que C
X - estudos animais e humanos mostraram anormalidades fetais, riscomaior que qualquer benefício
Classificação dos medicamentos quanto sua segurança na gestação humana e experimental (1979- FDA)
Períodos críticos na toxicologia do desenvolvimento embrionário
GAMETOGÊNESE Exposição paterna:
Inibição da espermatogênese-64 dias - infertilidade-- Ex: álcool, fármacos antineoplásicos
Alterações morfológicas-- inibição da motilidade dosespermatozóides-Ex: cigarro, cocaína
Alterações cromossômicas- número e estrutura anormal de cromossomos- aneuploidias, alterações na meiose- Ex:radiação
Exposição materna:
Inibição da ovulação –14 dias - radiação, agentes anti-neoplásicos
Alterações cromossômicas
60 dias 14 dias- % de prenhas - número de nascimentos- peso - Crescimento- Condições gerais
Dose - 3 pelo menosEspécie animal - várias
ESTUDOS EXPERIMENTAIS: Avaliação da fertilidade e performance reprodutiva
Exposição 6 hs após fertilização:
- Óxido de etileno- Etil nitroso uréia- Sulfanato de etil metano
Efeito sério: aborto
ESTUDOS EXPERIMENTAIS: Fertilização
Morte (defeito ou por falha na implantação) ou pequeno ou nenhum efeito no crescimento
DDT, nicotinaDéficit de peso corporal ou
letalidade
ESTUDOS EXPERIMENTAIS: Pós-Fertilização e implantação
Períodos críticos na toxicologia do desenvolvimento embrionário
Fases da gestação Warfarin
1 Trimestre Síndrome do Warfarin Fetal 25% humanos-Hipoplasia
nasal, condrodisplasia punctata (óssea), perda da audição, defeitos no SNC, cegueiraMecanismo: inibição da vitamina K epóxido-redutase
2 Trimestre Defeitos no SNCMecanismo: micro hemorragias no SNC
3 Trimestre
Termo Sangramentos
ESTUDOS EXPERIMENTAIS:Importância dos períodos de gestação
1 a 3 doses durante aorganogênese
1 dia antes do parto
Útero avaliado:
- Número de fetos vivos- Número de fetos mortos
- Número de fetos reabsorvidos- Malformações
Dose - 3 pelo menosEspécie animal- várias
ESTUDOS EXPERIMENTAIS:Avaliação do potencial teratogênico
ESTUDOS EXPERIMENTAIS:Avaliação da toxicidade no período fetal
Tempo de gestação: 21-22 dias
15° dia de gestação aténascimento
- Peso- Sobrevida
- Crescimento - Desenvolvimento
- MalformaçõesDose- 3 pelo menosEspécie animal- várias
ESTUDOS EXPERIMENTAIS:Avaliação da toxicidade peri e pós-natal
15° dia de gestação aténascimento e lactação
- Peso- Sobrevida
- Crescimento - Desenvolvimento
Tempo de gestação: 21-22 dias
Dose- 3 pelo menosEspécie animal- várias
-Solventes: spina bífida, fenda palatina e hipospádia(desenvolvimento insuficiente da uretra)
- Madeiras: anencefalia, spina bífida, hipospádiase luxação de quadril
- Metais pesados: defeitos cardíacos, fenda palatina
- Praguicidas: malformações cardíacas, fendas faciais e pé torto congênito
14.415 casos -Olshan et al., Am. J. Industrial Medicine, 20:447, 1991
Exposição paterna – exposição ocupacional e associação a malformações Exposição materna passiva
Lesão celular no embrião e/ou feto
Direto Indireto
Toxicidade mãe
Toxicidade placenta
Deficiências de nutrientes/
oxigenação
Como ocorrem???
MECANISMOS DA TOXICIDADE EMBRIONÁRIA
1. Habilidade de atravessar a barreira placentária
2. Placenta
- Produção hormonal- Sistemas enzimáticos- Estocagem de substâncias- Fluxo sangüíneo
- Características físico-químicas- Farmacocinética- Mecanismos de transporte- Condições de fluxo/troca- Condições maternas
MECANISMO DIRETO
MECANISMO DIRETO
Mecanismos de biotransformação: ativação e desativação
Sistema enzimático materno
Sistema enzimático placentário
Sistema enzimático fetal incompleto
Dietilestilbestrol- DES (1950 -1970- estrógeno sintético)
1976- 400 casos de filhas entre 15 e 22 anos com adenocarcinomade vagina e de cérvix
filhos: testículos hipotróficos e problemas na qualidade equantidade de sêmen
EXPOSIÇÃO AO TOXICANTE
idade, stress, genótipo, estado metabólico, estado nutricional, doenças, outras
exposições
Fatores de suscetibilidade materna
placenta
Toxicante ou metabólito
Toxicidade à placenta
Insuficiência placentária: redução de tamanho, redução de fluxo sanguíneo, alteração de transp., alteração de metabolização
DESENVOLVIMENTO ANORMAL
transporte:TOX. DIRETA
anemia, alteração endócrina, desbalanço eletrolítico, alteração
ácido-base, diminuição do fluxo uterino, alteração da
função orgânica
TOX. INDIRETA
MECANISMO INDIRETO: TOXICIDADE MATERNA/PLACENTA
Hipertensão: pre-eclampsia, eclampsia- problema sério no último trimestre de gravidez- toxemia- inflamação-
Infecções: indireto e direto
- rubéola: 1° trimestre gravidez- comprometimento cardíaco, auditivo e oftalmológico, retardo mental;
- citomegalovírus: 2° trimestre gravidez- SNC retardo mental;
- toxoplasmose: 10 a 24° semana: parasitemia disseminada- cérebro (hidrocefalia) e tecido pulmonar;
- sífilis: treponema atravessa o tecido placentário após 5° mês: retardo mental e aborto e morte intra uterina
MECANISMO INDIRETO: TOXICIDADE MATERNA DOENÇAS
MECANISMO INDIRETO: TOXICIDADE MATERNA DEFICIÊNCIAS
Fenilcetonúria: deficiência de fenilalanina hidrolase-
fenilalanina atravessa a placenta- retardo mental e anomalias congênitas
Cretinismo: deficiência de hormônios tireoideanos (hipo): retardamento
mental
Nutrição
- Feto é mais susceptível que a mãe
- Problemas na dieta- deficiências ou excesso de vitaminas, eletrólitos e
co-fatores enzimáticos
- ácido fólico- deficiência- defeito no tubo neural
- suplementação: diminui a incidência de mal formação
MECANISMO INDIRETO: TOXICIDADE MATERNA HÁBITOS
Cigarro: CO e nicotina- ambos atravessam facilmente a barreira placentária:
inserção da placenta, baixo peso e aborto
Drogas de abuso: cocaína- atravessa a barreira placentária- aumento dos
níveis de catecolaminas- aumento da PA
Síndrome alcoólica fetal- (Fetal Alcohol Syndrome)-
Características:
- dimorfismo cranio-facial, retardo do crescimento, desenvolvimento
intelectual e motor alterados
- mecanismo: não conhecido
- Deficiência no consumo e absorção de nutrientes; efeitos diretos
Mutação, anormalidades cromossômicas, Interferência na mitose, Ausência de precursores ou substratos,
Desequilíbrio osmolar, Fontes de energia alteradas, Inibição enzimática, Membranas celulares alteradas
Morte celularRedução na proliferação celular
Interações intercelulares alteradasExpressão gênica inapropriada
Inibição de movimentos morfogenéticos/formaçãoLesão mecânica de estruturas em desenvolvimento
De que maneira o agente tóxico lesa a célula ?????
Mecanismos complexos e não totalmente conhecidosPodem não lesar através de um mecanismo único
MECANISMOS DA TOXICIDADE EMBRIONÁRIA
140 dias
F2
F0
- % de prenhez- número de prenhez em termo completo
-tamanho da cria- vivos e mortos
F1- % de prenhez,- no. de prenhez
em termo completo- tamanho da cria-
- vivos e mortos
ESTUDOS EXPERIMENTAIS - MULTIGERACIONAL
1. Ação direta sobre células germinativas
2. Interferência nas condições de fertilização
3. Interferência na divisão celular
4. Interferência na implantação
5. Interferência no desenvolvimento normal da placenta
6. Durante a organogênese
7. Ação no período fetal: retardo no crescimento ou aborto tardio
8. Efeitos tóxicos no feto: final da gestação
9. Efeitos tóxicos perinatais
AÇÃO DE AGENTES TÓXICOS NO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO
1. Susceptibilidade à teratogênese depende do genótipo e da maneira como
este interage com fatores ambientais adversos;
2. Susceptibilidade à teratogênese varia de acordo com o estágio de
desenvolvimento do embrião no período da exposição;
3. Agentes teratogênicos atuam por mecanismos específicos nas células e
tecidos em desenvolvimento para iniciar uma seqüência de efeitos
anormais no desenvolvimento;
4. O acesso dos agentes adversos aos tecidos em desenvolvimento depende
da natureza do agente;
5. As 4 maiores manifestações são: morte, mal formação, retardo do
crescimento e déficit funcional;
6. As manifestações no desenvolvimento variam, em grau e freqüência, com
a intensidade (dose) do estímulo (de nenhum efeito a efeito letal).
Princípios gerais da toxicologia do desenvolvimento embrionário - Wilson- 1973
CARCINOGÊNESE
Neoplasia
TERMINOLOGIAS
Tumor
Benigna
Maligna Câncer
PRINCIPAIS CAUSAS DE MORTE -
BRASIL 2003
BASES MOLECULARES DO CÂNCER
1- Lesão genética;
2- Expansão monoclonal;
3- Três classes de genes reguladores normais (crescimento):
- Proto- oncogenes (ras, myc, sis, ...)
- Genes supressores (p53, Rb, BRCAs, ...)
- Genes reguladores da apoptose (bcl-2, bax, ...);
4- Genes reguladores do reparo de DNA;
5- Carcinogênese (múltiplas etapas).
BASES MOLECULARES DO CÂNCER
DANO GENÉTICO
Base da carcinogênese;
Não- letal;
Adquirida (ambiental);
Hereditária (linhagem germinativa).
EXPANSÃO MONOCLONAL
Única célula precursora tumoral;
Tumores são monoclonais.
GENES REGULADORES NORMAIS
Promovem crescimento e diferenciação;
Ativados em oncogenes:
mutações puntiformes (ras);
rearranjos cromossômicos (myc- linfoma de Burkitt);
amplificação gênica (N-myc).
I- Proto- oncogenes
ONCOGENE RAS
- Proteínas transdutoras de sinais;
- Tumores de cólon, pulmão, pâncreas, bexiga, rins,...
Proto- oncogenes
CATEGORIA PROTO-ONCOGENE MODO DE ATIVAÇÃO TUMOR HUMANO ASSOCIADO
Fator de crescimento INT-2 Amplificação
Câncer de bexiga
Câncer de mama
Melanoma
Receptores de fator de
crescimentoFMS Mutação pontual Leucemias
Proteínas envolvidas na
transdução de sinais
K-RAS
H-RAS
Mutação pontual
Mutação pontual
Tumor cólon, pulmão, pâncreas
Tumor bexiga e rins
Proteínas de regulação
nuclearC-MYC Translocção Linfoma de Burkitt
Reguladores do ciclo
celularCYCLIN E Super-expressão Câncer de mama
GENES REGULADORES NORMAIS
Regulam a proliferação celular (prevenção tumoral);
Mutação em ambos os alelos (células somáticas);
Transcrição e Ciclo Celular (p53, Rb, BRCAs,...);
Transdução (APC, NF-1,...);
Receptores de superfície celular (TGF-, caderinas,...);
Outros genes: NF-2, VHL, PTEN, WT-1,...
II- Supressores tumorais
SUPRESSOR p53 (guardião do genoma)
- Regulação do ciclo celular e apoptose;
- Maioria dos carcinomas (pulmão, cólon e mama).
Supressores tumorais
LOCALIZAÇÃO
SUBCELULARGENE SUPRESSOR FUNÇÃO
TUMOR ASSOCIADO A
MUTAÇÕES SOMÁTICAS
Superfície celular Receptor de TGF- Inibição do
crescimentoCarcinoma de cólon
Sob a membrana
plasmáticaNF-1
Inibição da transdução
de sinais do rasNeuroblastomas
Citoesqueleto NF-2 Estabilidade do
citoesqueletoSchwannomas e meningiomas
Citosol APC/ -cateninaInibição da transdução
de sinais
Carcinoma de estômago, cólon
e pâncreas; melanomas
Núcleop53
Fator de transcrição Carcinoma de próstataKLF6
Regulação do ciclo
celular e apoptoseMaioria dos cânceres humanos
Antagonistas (bcl-2, bcl-xL);
acúmulo de células
X
Agonistas (bax, bcl-x5, bad, bid);
apoptose
III- Reguladores da apoptose
GENES REGULADORES NORMAIS
GENES REGULADORES DO REPARO
DO DNA
Manutenção da integridade celular;
Câncer, evento raro (genes reguladores);
Mutações genes incidência de câncer:
- câncer de cólon não-polipose hereditária;
- ataxia telangiectasia;
- anemia Fanconi.
CARCINOGÊNESE DE MÚLTIPLAS
ETAPAS
Ativação
Nucleo
CÂNCER
CLÍNICO
• Ativação de proto-oncogenes
• Inativação de genes supressores
CÉLULA
NORMAL
CÉLULA
INICIADA
LESÃO
PRÉ-NEOPLÁSICA
TUMOR
MALIGNO
Alterações
Genéticas
Expansão
Clonal
Seletiva
• Defeitos na diferenciação terminal
• Defeitos no controle de crescimento
• Resistência a drogas citotóxicas
Alterações
Genéticas
Heterogeneidade
celular
Inativação Excreção
Inibição
Radiação
Vírus
Agente químico
CARCINOGÊNESE DE MÚLTIPLAS ETAPAS
Fenótipo
Normal
Genótipo
Wild-type
Mutação no gene APC
Displasia
Adenoma primário(Displasia suave)
Adenoma intermediário(Displasia moderada)
Adenoma tardio(Displasia grave)
Carcinoma invasivo(câncer de colon)
Metástase
Mutação no gene K-ras
Mutação no gene DCC
Mutação no gene P53
Mutações adicionais
AGENTES CARCINOGÊNICOS
QUÍMICO
FÍSICO
BIOLÓGICO
Raios Ultravioletas
Radiação Ionizante
Vírus (HPV, EBV)
Bactérias (H pylori)
Aflatoxinas
HPAs
Aminas aromáticasXENOBIÓTICOS
RADIAÇÕES
MICRÓBIOS
CARCINOGÊNESE QUÍMICA
Lesão celular;
Ação direta (ciclofosfamida, dimetil sulfato,...);
Ativação metabólica (benzopireno, benzidina, fungicidas,...);
Célula iniciada.
INICIAÇÃO
PROMOÇÃO Proliferação celular;
Conversão maligna;
Progressão tumoral.
INICIAÇÃO E PROMOÇÃO
CARCINOGÊNESE QUÍMICA
Etapas envolvidas
Agentes químicos carcinógenos
Promotores não são tumorigênicos
Completo
Incompleto
Figure 4. Parallel Pathways of TumorigenesisWhile we believe that virtually all cancers must acquire the same six hallmark capabilities (A), their
means of doing so will vary significantly, both mechanistically (see text) and chronologically (B). Thus, the order in which these capabilities are
acquired seems likely be quite variable across the spectrum of cancer types and subtypes. Moreover, in some tumors, a particular genetic lesion
may confer several capabilities simultaneously, decreasing the number of distinct mutational steps required to complete tumorigenesis. Thus, loss
of function of the p53 tumor suppressor can facilitate both angiogenesis and resistance to apoptosis (e.g., in the five-step pathway shown), as well
as enabling the characteristic of genomic instability. In other tumors, a capability may only be acquired through the collaboration of two or more
distinct genetic changes, thereby increasing the total number necessary for completion of tumor progression. Thus, in the eight-step pathway
shown, invasion/metastasis and resistance to apoptosis are each acquired in two steps. Hanahan, et al, Cell, 100:57, 2.000.
ALTERAÇÕES NECESSÁRIAS - FORMAÇÃO DA NEOPLASIA