Zjišťování toxicity látek 1. Úvod 2. Literární údaje 3. Testy in vitro 4. Testy na zvířatech in vivo 5. Epidemiologické studie 6. Zjišťování úrovně expozice
Úvod Je známo 2 10 7 chemických látek. Prostudování toxicity je možné a nutné jen u těch prakticky důležitých. Před testováním je třeba odpovědět na tyto otázky: Jde o novou látku? Existují o ní toxikologická data? Půjde o jednorázovou, opakovanou nebo dlouhodobou expozici? Jakým dávkám mohou být lidé vystaveni? Bude se látka vypouštět do životního prostředí? Bude se látka přidávat do lidské potravy? Je riziko expozice dětí a těhotných žen?
Základní údaje o toxicitě smrtná dávka, DL lat. dosis letalis, LD angl. lethal dose, často jednotky mg/kg, smrtná koncentrace, CL concentratio letalis, LC lethal concentration, jednotky ppm, g/m 3, aj., NOAEL dávka, při které ještě nebyl pozorován škodlivý účinek (no observable adverse effect level), LOAEL nejnižší dávka, při které byl pozorován škodlivý účinek (lowest observable adverse effect level). Nejčastěji se určují: DL 50 dávka, při které uhyne 50% pokusných zvířat, CL 50 koncentrace plynů a par, při které uhyne 50% pokusných zvířat, údaj doplněn dobou expozice.
Literární údaje Pro potřeby nutné a rychlé toxikologické konzultace je vhodné se obrátit na Toxikologické informační středisko TIS při Klinice nemocí z povolání VFN a 1. LF UK. Adresa tohoto pracoviště je: Na Bojišti 1, 12000 Praha 1. Tel.: 214919293, 224915402, 224914575. E-mail: tis@cesnet.cz. Experimentální zjištění toxicity je velmi drahé, a proto vyhledání literárních dat je nutný první krok: odborná toxikologická literatura (knihovna VŠCHT); katalogy chemikálií velkých firem rychlá základní informace; elektronické zdroje databáze, bezpečnostní listy chemických látek, anglicky Material Safety Data Sheets (MSDS), též knihovna VŠCHT.
Testy in vitro (ve skle) Působení látek lze studovat na jednoduchých živých systémech: jednoduché organismy prvoci, bičíkovci, bakterie, řasy, sinice, červi; buněčné preparáty: bílé krvinky, jaterní buňky, nádorové buňky. Použití pro základní toxikologický výzkum, zahrnující studium biochemických procesů, mechanismu účinku a molekulárně genetické experimenty. Také rutinní testy mutagenity na bakteriích Salmonella typhimurium a akutní toxicity na nítěnkách (Tubifex tubifex).
Testy na zvířatech in vivo Většina dat pochází ze studia na živých zvířatech (myš, potkan, králík, pes, opice, vepř). Přenos na člověka může být problematický pro rozdílnost živočišných druhů. Akutní testy účinky po jednorázovém podání, obvykle jako úmrtnost DL 50 nebo CL 50, obvykle skupina 10 zvířat, pozorují se po dobu 2 týdnů, rozvržení dávek závisí na předběžných informacích, nejméně 4 dávky nebo koncentrace, doplňková informace o způsobu podání per os (ústy), dermální (na holou kůži), inhalací a intraperitoneální (injekcí do břišní dutiny).
Testy na zvířatech in vivo Subakutní (subchronické) testy Každý den jednorázová expozice dané látce. Délka testu od 28 do 90 dnů. Zvířata jsou rozdělena do dvou skupin se stejnými znaky (stáří, pohlaví, hmotnost, apod.), z nichž jedna není exponována. S výjimkou podávání dané látky se s oběma skupinami zachází stejně. V průběhu experimentu jsou zvířata pozorována a jsou měřeny jejich biochemické reakce (rozbory krve, moči, aj.). Po skončení experimentu jsou zvířata usmrcena a pitvána. Hodnotí se účinek na jednotlivé orgány. Identifikace nejvýznamnějších změn při opakované expozici a odhalení cílových orgánů. Určení hodnot NOAEL a LOAEL. Důležité podklady pro provedení chronických testů.
Testy na zvířatech in vivo Chronické testy Zvířata jsou exponována dlouhou dobu, často po dobu dospělého života (u potkanů 2 roky). Používají se u látek, kterým jsou lidé dlouhodobě vystaveni. Pravidelně jsou sledovány patologické změny pomocí vhodných parametrů úbytku hmotnosti nebo biochemických hodnot. Kontrolní skupina je chována stejnými způsobem, ovšem bez vystavení zkoumané látce. Uhynulá zvířata jsou pitvána pro objasnění příčiny smrti. Po skončení experimentu jsou všechna zbylá zvířata usmrcena a pitvána. Hodnotí se účinek na jednotlivé orgány. Výsledek hodnoty NOAEL a LOAEL a popis dlouhodobého působení na organismus.
Epidemiologické studie Zjišťování škodlivého účinku přímo na lidech se používá jen ve výjimečných případech: Testování léčiv, která prošla testy na zvířatech. Studium metabolismu a vylučování léčiv a průmyslových chemikálií za předpokladu, že použité dávky jsou netoxické. Škodlivé účinky lze ale sledovat na populaci lidí, která je exponována v pracovním nebo životním prostředí: Musí existovat kontrolní skupina. Informace získány přímo na lidech. Míra expozice bývá ve studované skupině různá, což ztěžuje vysvětlení výsledků. Dávky bývají malé, a proto je obtížné odlišit účinek sledovaných látek od jiných vlivů.
Zjišťování úrovně expozice Při hodnocení míry ohrožení při práci s určitou látkou je nutno znát její toxikologické vlastnosti a dávku, které jsou lidé vystaveni. Dva postupy: monitorování ovzduší, biologické monitorování. Monitorování ovzduší Periodické odebírání vzorků nebo průběžné měření koncentrace. Závislost koncentrace na čase. Pro lepší odhad rizika je potřeba měřit tam, kde se člověk pohybuje. Aplikace pasivních dosimetrů, které jsou po stanovené době předávány do laboratoří k analýze.
Zjišťování úrovně expozice Biologické monitorování Účinek látky závisí na množství vdechnutého vzduchu (fyzická zátěž) a zádrži v plicích. Vliv počasí. Mění se individuálně. Výsledkem je hodnota vnitřní expozice, při které se pozoruje odezva organismu závislá na dávce, tj. indikátor. Dva druhy indikátorů: Indikátor dávky zpravidla metabolity vstupující látky, jejichž množství v biologických tekutinách (krev, moč, vydechovaný vzduch, sliny) je přímo úměrné dávce. Existují ovšem značné rozdíly mezi lidmi. Indikátor účinku měl by odrážet zdravotní riziko bez hrozby nevratného poškození zdraví, např. pozorování poškození genetického materiálu.