Tox-Fibel - OFD Hannover
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Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie Seite 11 von 40 B: nach Einwirkungsort: lokal: systemisch: begrenzter Effekt direkt am Einwirkungsort, z.B. Säureverätzung der Haut Effekt an bestimmten Zielorganen, unabhängig vom Einwirkungsort, z.B. Knochemarkschäden nach chronischer Benzolvergiftung C: nach Rückbildungsfähigkeit des Effektes: reversibel: irreversibel: vollständige Rückbildung des beobachteten Effekts, z.B. durch Teerprodukte verursachte Warzenbildung permanenter Schaden, z.B. durch Teerprodukte verursachter Hautkrebs Die Stärke einer Wirkung hängt nicht von der absoluten Menge des Wirkstoffes im Organismus, sondern von seiner Konzentration am Angriffsort ab. Zur Quantifizierung dieser Wirkkonzentration wird in der Toxikologie die Dosis als Bezugsgröße eingeführt. Sie bezeichnet die wirksame Menge eines Schadstoffes bezogen auf das Körpergewicht des beeinflußten Organismus oder bezogen auf die Körperoberfläche, z.B. Angaben in mg Stoff / kg Körpergewicht = mg/kg KG. Um Wirkungen in Abhängigkeit von der beeinflussenden Dosis zu erfassen, bedient man sich der Dosis-Wirkungs-Beziehungen. Zum Vergleich der Wirkungen einzelner Stoffe erfolgt die Darstellung dieser Beziehung als Kurve in halblogarithmischem Maßstab. Abbildung 4 zeigt eine derartige Dosis-Wirkungs-Kurve. Als Wirkung kann z.B. die Erhöhung der Herzfrequenz oder hier der Prozentsatz der betroffenen Organismen aus einer Versuchsgruppe gegen den Logarithmus der Dosis aufgetragen werden. Die Steilheit der in solchen Diagrammen erkennbaren linearen Kurvenabschnitte lassen auf die Art und Weise der akuten Toxizität schließen. So zeigen z.B. Cyanide sehr steile Kurven, d.h. die Wirkung – der Tod – tritt entweder gar nicht oder bei Überschreiten einer definierten CN-Menge plötzlich ein. Die in der Abbildung 4 gesondert gekennzeichnete Dosis bei 50% der Wirkung (D 50 ) kann z.B. bei Arzneimitteln die effektive Dosis sein, bei der das Medikament 50% seiner Wirkung entfaltet und therapeutisch optimal wirkt. D 50 kann aber in Toxizitätstests zur Betrachtung akuter Wirkungen auch die häufig verwendete letale Dosis darstellen, bei der 50% der Versuchstiere im Test getötet wurden. 100% 75% 50% D 50 Wirkung Log Dos [mg/kg KG] Abbildung 4: Dosis-Wirkungs-Kurve Um eine Wirkung auszulösen, müssen die Moleküle eines Wirkstoffes (Agonist) im Organismus mit spezifischen Angriffsorten (Rezeptoren) in Wechselwirkung treten. Bei diesen Rezeptoren handelt es sich um Makromoleküle, an denen ein Wirkstoff durch Ionenbindungskräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen angelagert werden kann. Im Organismus Mai 1998
Seite 12 von 40 Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie kann auf diese Weise ein Wirkstoff-Rezeptor-Komplex gebildet werden, wobei der Zustand und die Eigenschaften des Rezeptormoleküls verändert werden. Diese Zustandsänderung bewirkt einen Reiz auf den Organismus infolge dessen es im Ergebnis einer Reihe von chemischen Reaktionen zu einer Wirkung kommt. Dabei muß das Zielorgan des Rezeptors nicht mit dem Wirkort übereinstimmen, z.B. Strychnin beeinflußt Rezeptoren im zentralen Nervensystem, die ausgelöste Wirkung betrifft aber den Bewegungsapparat durch Krämpfe der quergestreiften Muskulatur. Die Stärke der erzeugten Wirkung hängt so von der Zahl der gebildeten Wirkstoff-Rezeptor-Komplexe ab. Das heißt sowohl die Wirkstoffkonzentration im Körper als auch die Anzahl der zur Verfügung stehenden Rezeptoren bestimmen die Wirkung. Eine Wirkungssteigerung bei Erhöhung der Schadstoffkonzentration ist dann nicht mehr möglich, wenn alle Rezeptoren bereits blockiert sind. Abbildung 5 zeigt den Grundgedanken der sogenannten Rezeptortheorie durch schematische Darstellung der Bildung des Wirkstoff-Rezeptor-Komplexes. Abbildung 5: Rezeptortheorie [aus „Toxikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985] Über diese allgemeinen Betrachtungen von Wirkungen und Wirkungsbeziehungen hinaus ist die spezifisch ausgerichtete Wirksamkeit von Schadstoffen zu betrachten. Dazu gehören mutagene, carcinogene, teratogene und allergene Wirkungen von Stoffen sowie die Organotropie. Die Erläuterungen und Besonderheiten dieser Wirkungen sind in der nachfolgenden Tabelle 4 systematisch zusammengefaßt. Mai 1998
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kann auf diese Weise ein Wirkstoff-Rezeptor-Komplex gebildet werden, wobei der Zustand<br />
und die Eigenschaften des Rezeptormoleküls verändert werden. Diese Zustandsänderung<br />
bewirkt einen Reiz auf den Organismus infolge dessen es im Ergebnis einer Reihe von<br />
chemischen Reaktionen zu einer Wirkung kommt. Dabei muß das Zielorgan des Rezeptors<br />
nicht mit dem Wirkort übereinstimmen, z.B. Strychnin beeinflußt Rezeptoren im zentralen<br />
Nervensystem, die ausgelöste Wirkung betrifft aber den Bewegungsapparat durch Krämpfe<br />
der quergestreiften Muskulatur. Die Stärke der erzeugten Wirkung hängt so von der Zahl der<br />
gebildeten Wirkstoff-Rezeptor-Komplexe ab. Das heißt sowohl die Wirkstoffkonzentration im<br />
Körper als auch die Anzahl der zur Verfügung stehenden Rezeptoren bestimmen die<br />
Wirkung. Eine Wirkungssteigerung bei Erhöhung der Schadstoffkonzentration ist dann nicht<br />
mehr möglich, wenn alle Rezeptoren bereits blockiert sind.<br />
Abbildung 5 zeigt den Grundgedanken der sogenannten Rezeptortheorie durch schematische<br />
Darstellung der Bildung des Wirkstoff-Rezeptor-Komplexes.<br />
Abbildung 5: Rezeptortheorie [aus „<strong>Tox</strong>ikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985]<br />
Über diese allgemeinen Betrachtungen von Wirkungen und Wirkungsbeziehungen hinaus ist<br />
die spezifisch ausgerichtete Wirksamkeit von Schadstoffen zu betrachten. Dazu gehören<br />
mutagene, carcinogene, teratogene und allergene Wirkungen von Stoffen sowie die Organotropie.<br />
Die Erläuterungen und Besonderheiten dieser Wirkungen sind in der nachfolgenden<br />
Tabelle 4 systematisch zusammengefaßt.<br />
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