2º-Relação Dose-Efeito

TOXICOLOGIA ALIMENTAR

• Relação dose-efeito

RELAÇÃO DOSE-EFEITO

A relação DOSE-EFEITO é um conceito essencial em toxicologia.Entre 1493-1541Paracelsus o fundador da Toxicologia reconheceu que “todas as substâncias são venenos, não existindo nenhuma que o não seja, dependendo da dose”.Deste modo existe uma dose de substância em que não se observam efeitos e outra em que o efeito é máximo.

A Relação DOSE-RESPOSTA envolve a quantificação do efeito tóxico mostrando a sua correlação com o tempo de exposição ao tóxico.


• A toxicidade sendo um fenómeno relativo, tem muitas técnicas para a sua determinação.

• O método mais simples é a medição da dose que conduz à morte, definida pela dose letal 50 ou DL50 que representa o efeito tóxico de uma dose que mata 50% dos organismos da população em estudo, durante o tempo do ensaio..

• Esta medida é relativamente grosseira e dá pouca informação sobre as bases da toxicidade.

• A variabilidade de resposta é considerável e depende dos processos bioquímicos envolvidos.


• Outros tipos de definições permitem efectuar diferentes técnicas que quando minuciosamente observadas podem dar informações sobre os possíveis mecanismos de toxicidade.

• Dose letal mínima (DLM), que representa a dose que produz a morte de um único organismo da população em estudo durante o tempo do ensaio.

• Dose máxima nunca fatal em 24 h (DMNF)


• Dose mínima sempre fatal em 24 h (DMSF)

• Toxicidade de exposição 50 (TE50) que representa o tempo de exposição a uma substância tóxica que origina 50% de mortalidade da população em estudo. Este tempo mede-se para um conjunto de concentrações e requer um controlo contínuo.


• Dose efectiva 50 (ED50) é a dose que apresenta um efeito efectivo farmacológico, bioquímico ou fisiológico produzido em 50% da população em estudo.

• Dose tóxica 50 (TD50) é a dose que origina uma resposta tóxica em 50% da população em estudo.


• Representando graficamentee a correlação dose-efeito verifica-se que as curvas apresentam aspectos diferentes quando os efeitos resultam da acção de uma substância essencial ou de uma não essencial como se mostra na figura 1 Figura 1- 1(1) Efeitos observados para uma substância

essencial à vida em baixas concentrações; (2) Efeitos de uma substância não essencial.


A selecção do índice de toxicidade, na ausência de lesões, torna-se bastante difícil porque pode apresentar efeitos que não estão relacionados com o mecanismo real da toxicidade do composto em questão.

Uma dificuldade suplementar resulta de que, em toxicologia, as doses letais individuais não seguem um distribuição normal. Outra dificuldade resulta das curvas serem sigmóides, sem possibilidade de interpretação rápida entre efeitos de diferentes doses.

RELAÇÃO DOSE-EFEITO• Assim, a

representação gráfica dos testes toxicológicos implica uma dupla modificação, a da variável e a da função. A variável, dose ou tempo, é substituída pelo seu logaritmo. O efeito quantal (sim ou não), que são as proporções de morte, pelo seu “probit”, como se mostra na figura 2 Figura 2-Efeito de transformação “probit”


• As rectas obtidas As rectas obtidas nestas condições nestas condições foram designadas foram designadas por Hoskins por por Hoskins por rectas Id-p rectas Id-p (logaritmo da (logaritmo da dose-probit) e dose-probit) e rectas It-p rectas It-p (logaritmo do (logaritmo do tempo-probit).tempo-probit).

Figura 3-Relação log da concentração com probits da percentagem do efeito quantal


• A tabela A mostra a relação da percentagem de resposta quantal com a transformada matemática de probit.

Tabela A


• A mesma relação dose-resposta pode ser usada para efeitos farmacológicos, efeitos tóxicos e efeitos letais, como se mostra na figura 4.


• A inclinação da recta depende de inúmeros factores, tais como:

• 1-Tipo de resposta

• 2-Sensibilidade dos animais aos tóxicos

• 3-Uso de espécies padronizadas

• 4-Condições ambientais padrão

• 5-Mecanismo do efeito tóxico


• A comparação entre respostas diferentes produz o conceito de Índice terapêutico (TI), que é dado pelas equações 1 e 2

TI=TD50

ED50

Equação 1

TI=LD50

ED50

Equação 2

Que relaciona a dose farmacologicamente efectiva com a dose letal. Quanto maior o TI maior a segurança do composto

RELAÇÃO DOSE-EFEITO• A margem de segurança é a razão entre a dose tóxica

para 1% da população em estudo e a dose efectiva para 99% da mesma população ou a dose letal para 1% da população em estudo e a dose efectiva para 99% da mesma população, como se mostra nas equações 4 e 5.

Margem de segurança=LD1

ED99Equação 4

TD1

ED99

Margem de segurança= Equação 5


Para ensaios de toxicidade aguda usam-se as espécies:

Crustáceos (Daphnia magna, Tisbe battaglia, Acartia tonsa, Nitroca spinipes, Mysis oculata)

Moluscos (Mytilus edulis, Crassostrea gigas)

Camarões (Crangon crangon, Mysis oculata, Mysidopsis bahia

Bactérias (Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Photobacterium phosphoreum))


Leveduras (Leveduras (Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae))

Protozoários (Protozoários (Tetrahymena pyriformisTetrahymena pyriformis))

Algas (Algas (Chlorella pyrenoidosa, Chlorella pyrenoidosa, Selenastrum capricornutumSelenastrum capricornutum))

Insectos (Insectos (Chironomus tentansChironomus tentans))


Os métodos de determinação de toxicidade aguda mais usados são:

1º Teste de bactérias luminescentes

Microtox (Photobacterium phosphoreum)2ºTeste de toxicidade aguda da Daphnia

magna

3ºTeste de citotoxicidade basal usando culturas de tecido


• Os teste de Os teste de toxicidade sub-aguda e crónica têm maior duração e usam têm maior duração e usam espécies tais como:espécies tais como:

Nereis virens

Echinocardium cordatum

Corophium volutator

Bathyporeia sarsi

Arenicola marina

• A A Toxicidade Potencial (pT = -log [ T ]Toxicidade Potencial (pT = -log [ T ]

• T é a concentração molal da substância tóxicaT é a concentração molal da substância tóxica

• Por exemplo pTPor exemplo pT5050 representa a toxicidade potencial representa a toxicidade potencial

que produz uma mortalidade de 50% da população que produz uma mortalidade de 50% da população

do ensaiodo ensaio

• Um Um pTpT5050 baixo baixo representaria uma substância representaria uma substância pouco pouco

tóxicatóxica enquanto que um enquanto que um pTpT50 50 elevadoelevado representaria representaria

uma substância uma substância muito tóxicamuito tóxica..



• A Toxicidade Crónica representa os efeitos

adversos totais produzidos por uma substância

quando se administra de um modo contínuo ao

longo de um período prolongado de tempo.

• A determinação da toxicidade crónica não é fácil,

principalmente devido às dificuldades práticas

que surgem quando se tem de manter uma

população com as mesmas características

durante grandes períodos de tempo.


• Além disso nos laboratórios os organismos estão sujeitos

a uma dose única o que não acontece na natureza.

• Os efeitos de toxicidade crónica estão frequentemente

relacionados com os níveis acumulados num organismo

ou mesmo num tecido específico, o que levou a

introdução do conceito de ÓRGÃO CRÍTICO.

• ORGÃO CRÍTICO define-se como aquele que primeiro

apresenta modificações funcionais adversas em

condições específicas de exposição para uma dada

população.


• Tem de se ter em atenção que o órgão onde a maior

quantidade de tóxico se acumula pode não ser o órgão

crítico.

CONCENTRAÇÃO CRÍTICA define-se como a

concentração média da substância tóxica existente no

órgão crítico quando este apresenta modificações

funcionais adversas detectáveis.

RELAÇÃO DOSE-EFEITO• O limiar da toxicidade crónica obtém-se por

meio de estudos de toxicidade crónica onde os níveis de exposição são muito mais baixos que os usados na toxicidade aguda e o tempo de exposição muito mais prolongado.neste caso o objectivo não é o aparecimento de mortalidade mas sim de efeitos mais subtis.

• Diferentes efeitos sub-letais são conjuntamente considerados para atingir o limiar de toxicidade que representa o limite entre os níveis de efeito observado e de efeito não observado.


• O Nível Não Observado de Efeito (NOEL) produz uma aproximação, por defeito, da região do limiar da toxicidade.


• Durante a observação de um ensaio de toxicidade o ponto final de toxicidade está directamente relacionado com o tipo de efeito observado e daí poderem ser classificados de acordo. Temos assim pontos finais bioquímicos, fisiológicos, comportamentais e histológicos.

• Os efeitos observados nos animais sujeitos aos ensaios e as medidas relacionadas para cada concentração são comparadas com resultados obtidos em ensaios control


• Técnicas estatísticas permitem distinguir se os efeitos são ou não significativos entre cada um dos ensaios e os testes de control. As concentrações com efeito são aquelas que são significativas.

• O Nível Mais Baixo com Efeito Observado (LOEL) é aquele onde, sem margem para dúvida, se observam efeitos pela acção de uma concentração de tóxico.

• O limiar entre a não observação e o aparecimento dos primeiros sintomas é calculado pela média geométrica do LOEL e NOEL.

RELAÇÃO DOSE-EFEITO• Como os efeitos subletais não podem ser avaliados Como os efeitos subletais não podem ser avaliados

por um único parâmetro adoptou-se a noção de por um único parâmetro adoptou-se a noção de PERFIS DE STRESSPERFIS DE STRESS, isto é várias perturbações , isto é várias perturbações metabólicas que não conduziam a efeitos adversos metabólicas que não conduziam a efeitos adversos nítidos mas sim a perturbações de alguns nítidos mas sim a perturbações de alguns metabolismosmetabolismos

• A influência dos poluentes sobre o homem só é A influência dos poluentes sobre o homem só é apreciada em função do que acontece a animais de apreciada em função do que acontece a animais de laboratório já que é proibido fazer experimentação laboratório já que é proibido fazer experimentação em seres humanosem seres humanos

• A A avaliação dos riscos por parte de pessoas ligadas dos riscos por parte de pessoas ligadas a indústrias químicas, de mineração e radioactivas a indústrias químicas, de mineração e radioactivas faz-se por intermédio de exames regulares ao faz-se por intermédio de exames regulares ao pessoalpessoal

RELAÇÃO DOSE-EFEITO• No caso de efeitos teratogénicos, carcinogénicos e No caso de efeitos teratogénicos, carcinogénicos e

mutagénicos, o seu estudo é difícil e requer o uso de mutagénicos, o seu estudo é difícil e requer o uso de animais sensíveis que permitam de um modo rápido animais sensíveis que permitam de um modo rápido observar estes efeitos.observar estes efeitos.

• A A Dose de Ingestão Aceitável (ADI)Dose de Ingestão Aceitável (ADI) para aditivos para aditivos alimentares é dada pela equação 6.alimentares é dada pela equação 6.

ADI=NOEL(mg/kg)/dia

100 Equação 6

• Outro conceito, o de Valor Limite Limiar (Threshold Limit Value) (TLV) que é usado para químicos sintéticos, representa um factor, pelo menos, 100 vezes superior ao ADI, de modo a ter em conta a resposta de espécies diferentes, incluindo a espécie humana.


Substâncias Mutagénicas

• Um grande número de substâncias sintéticas lançadas no ambiente pode apresentar propriedades mutagénicas, teratogénicas e cancerígenas, entre as quais se encontram as substâncias do Quadro A.

Quadro A

• Bibliografia

• Jonh Timbrell, Principles of Biochemical Toxicology, 3ª edição, Taylor&Francis, 2000

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