Skyrius 11. Medicininė Toksikologija. Cheminių medžiagų rizikos ...

5Lentelė 11.2. ES standartinių toksiškumo testų sąlygos (Official Journal of European Communities, 1992) [2] )*TestopavadinimasB1.ŪminisToksišku –mas(Peroralinis)B2. ŪminisToksiškumas(Peroralinis)Fiksuotų doziųmetodasB7. Pakartotinėsdozės(28 parų)peroralinistoksiškumasB3. ŪminisInhaliacinisToksikologinės ir cheminės analizėsapibūdinimasTestuotų jun-Palyginamasiginių dozių tinis Toksikantas, RSTStandar-(ar koncent- (Reference standard toxicant)racijų kiekis) Dozių tipas ir taikomosMatuojamasparametraskoncentracijosLD 50 Nemažiau, Jokio RST nenaudojama.Iki 2 000 mg/kg di-(pagei-dautina),50 % testuo- dozė neturi džiausia dozė ribiniam pelės, JūrųŽiurkės(Letali Dozė nei 3 dozės;jamų gyvūnų) viršyti medianinėnaiš 3 naudojamų do-eksperimentui. Kiekvie-kiauly-tėszių taikoma TIK VIE-NĄ KRTĄ eksperimentopradžiojeLD 50(Letali Dozė50 % testuojamųgyvūnųApibrėžtosdozės: 5,50, 500 &2000 mg/kgJokio RST nenaudojama.Kiekviena iš 4 fik-Žiurkėssuotų dozių naudojamaTIK KARTĄ eksperimentopradžiojeTestuojamų rūšių ir/argyvūnų apibūdinimasGalutinis skaičius(bendrasRūšys,Organizmai, grupėse, & kiekvienaiIndividai lyčiai)(pagei-dautina),pelės, Jūrųkiauly-tėsKitos eksperimento sąlygos(kokybės kontrolė)Augimo aplinka:šviesa, rimentinėsPre-ekspe-temperatūra (° sąlygos, mityba,statis-C), etc.tiškumas7 gyvūnai vienaidozei ir/ar ir 12 val. tam-12 val. šviesoslyčiai (t.y. bendrasskaičius 7;o C, 30 – 70 %sos; 22 ± 3pageidautina drėgmėvienos lyties);5 gyvūnai lyčiaiir dozei ribiniametesteDvi grupės skirtingoslyties gy-ir 12 val. tam-12 val. šviesosvūnų; kiekvienojegrupėje po 30 – 70 %sos; 22 ± 3 o C,5 gyvūnus do- drėgmėzei; pageidautinavienos lyties);LC 50(Letali Koncentracijasukelti mirtingumąNe mažiaunei 3 koncentracijosLD 50 Ne mažiau Jokio RST nenaudoja-Kiekviena iš 3 fik-(pageidautina), gyvūnų grupės;Žiurkės Mažiausiai 10(Letali Dozė nei 3;didžiauma.50 % testuo- sia dozė turikiti graužikai 5 gyvūnai dozeijamų gyvūnųsuotų dozių naudojamaKARTĄ PERDIENĄ. Dozių vandensir tirpiklių tūriaiyra parenkami, kaip kadB1 ar B2 standartuoseJei 5 žiurkių patelėsyra paveikiamos 4 val.5 mg/l dujų ar aerozo-ar kiekvienailyčiai12 val. šviesosir 12 val. tamsos;22 ± 3 o C,30 – 70 %drėgmėMėginiųir kontroliųskaičiusTesto dizainasToksikantomėginio& kontrolėstūriai,ml/kgTestotrukmė&matavimųskaičius*5 paros prie3 mėginiai, Tirpiklis arMažiau-eksperimen-tą kontrolė augalinissiai 14gyvūnaialiejus: parų;palaikomi irmaitinami10 ml/kg Kiekvie-dienągraužikamsnąeksperimentosąlygomisTas pats;AtsitiktinėatrankaTas pats;AtsitiktinėatrankaŽiurkės Pageidautina 5 Tas pats. Be to Tas pats;(pagei-dautina), gyvūnai dozei ar galima naudotikiti graužikai kiekvienai lyčiai inhaliacinę apaVanduo:20 ml/kggraužikams4 mėginiai, Tirpiklis ar Mažiausiai141 ar 2 augaliniskontrolės aliejus: parų;(su ar be 10 ml/kg Kiekvienądienątirpiklio) Vanduo:20 ml/kg3 mėginiai, Tirpiklis1 ar 2 ar augaliniskontrolės(su ar betirpiklio)aliejus:10 ml/kgVanduo:20 ml/kg28dienos;Kiekvienądieną3 mėginiai, 5 mg/l du-14 ar aero-mažiau-dienų;1 kontrolėjųrozolio; ne siai kiek-

toksiškumas centracija50 % testuojamųgyvūnųB8. Pakartotinųdozių(28 dienų)InhaliacinistoksiškumasB4. ŪminisToksiškumas:odosdirginimasB5. ŪminisToksiškumas:akiųdirginimaslio (kietos ar skystos kiti graužikaimedžiagos) koncentracijair jokių mirusiųgyvūnų nestebima per14 parų, tai eksperimentasnutraukiamasLC 50 Ne mažiau Jei 5 žiurkių patelės Žiurkės(Letali Kon-necentracijcentracijos kiti graužikai3 kon-yra paveikiamos 4 val. (pagei-dautina),50 % testuojamųgyvūnų)LD 50(Letali Dozė50 % testuojamųgyvūnųAKIŲ PA-ŽEIDIMŲGRADACI-JA (Lęšiuke,junginėje)(normaliai testuojamaikinereagavimoį šviesą),(jun-ginėjevertina-manuo mažo ikididelioNe mažiaunei 3 dozėsDozės lygmuo:0.1 mlskysčio ar0,1 g kietosmedžiagos5 mg/l dujų ar aerozolio(kietos ar skystosmedžiagos) koncentracijair jokių mirusiųgyvūnų nestebima per28 paras, tai eksperimentasnutraukiamasJei ribinėje testo dozėje(2 000 mg/kg kūnosvorio) jokio odos dirginimonestebima, taitolesnis testavimas nebūtinas.Taikomas pavienispoveikis; normalitrukmė apie 4 valandas.Jei stebimane- krozė po 3 min. ir1 val., testas nedelsiantnutraukiamas.Jokių Palyginamųjųtoksinių standartųnerekomenduojama.Albinosiniaitriušiai (pageidautina),bet keletasžinduoliųrūšių gali būtinaudojamaAlbinosiniaisuaugę triušiai5 lyčiai ir dozei;dvi grupės:pageidautinosabi lytys);Atskirų gyvūnųtestai jei laukiamanekrozė(koroziškumas),jei ne, mažiausiai+ 2 gyvūnaipapildomainaudojamiVieno gyvūnotestai; jei kitaip– tada naudojami3 gyvūnairatūrą, įgalinančiągauti ne atrankaAtsitiktinėmažiau 12 oropokyčių pervalandą.Tas pats. Be togalima naudotiinhaliacinę aparatūrą, įgalinančiągauti nemažiau 12 oropokyčių pervalandą.Jei laukiama,kad gali būtisukelta nekrozė,tai poveikiotrukmė turibūti sumažintaiki 1 valandosar net3 min.Jei laukiama,kad gali busstipriai pažeistųvietų dėl pH2 ar pH > 11.5,tada jokių stipriųrūgštinių arbazinių medžiagųnegalibūti testuojamaTas pats;AtsitiktinėatrankaTas pats;AtsitiktinėatrankaStebėjimams optinėlupa, biomikroskopasir kitituri būtinaudojamidaugiau vienąkaip ± 15 dieną% koncentracijospokyčių3 mėginiai, 5 mg/l du-28 ar aero-kiekvienądienos1 kontrolėjųrozolio; ne dienądaugiaukaip ± 15% koncentracijospokyčių1 plotelis,apytikriai6 cm 2gyvūnuiir dozeiofJei labaistiprius dir-Igiklis(grįžtamoveiki-mo)ar korozinio(negrižtamųefektų)akimsaprašomas–jokio toles-0.5 mlskysčio ir0.5 g kietųar pusiaukietųpriedųduodamaNe daugiau,kaip 14parų; atsakasvertinamaspo60 min.,24, 48, 72val.Iki 21paros.Akys turibūtitiriamos1, 24, 48ir 72valandomis6

inkimo, gaunamo uždengusakis )B6. OdosĮjautrinimas:Jūrųkiaulyčiųmaksimizacijostestas(GPMT) ir Buehler’iotestasPAŽEIS-TŲ ODOSPLOTELIŲLAIPSNIŠ-KAS TES-TAS (GRA-DACIJA)Dozės lygmuo:0.1 ml 2,4-dinitrochloroben-p-Fenilendiaminas,skysčio zenas; kalio bichromatas;neomicino sulfatas;nikelio sulfatasAlbinosinėsjūrųkiaulytės ,sveriančiosmažiau, nei500 g10 gyvūnų testogrupėse ir5 gyvūnai kontrolinėsegrupėseJaunos albinosinėsjūrųkiaulytės yraatsitiktinai parenkamospoveikioir kontrolėsgrupėmsPrieš dozavimąpašalinamiplaukainuskutant,ar nukerpantnio testavimogali nebereikėti.Jei neįmanomapadarytijokiųapibrėžtųišvadų,tadaturi būti at-Iliekamaspapildomas20 gyvūnųtestavimasir naudojamadar 10kontroliniųgyvūnų.Kontrolei0.1 mltirpiklio(vien jo)Approx27 days:1 (first)week –induction& after 2weeks – 1week“challenge”*Pateikta pagal: “Annex to Commission Directive 92/69/EEC of 31 July 1992 adapting to technical progress for the seventeenth time Council Directive67 / 548 /EEC on the approximation of laws, regulations and administrative provisions relating to the classification, packaging and labelling ofdangerous substances”*Individualūs klinikiniai stebėjimai išorinės būklės: 1) odos, 2) kailio, 3) akių, 4) gleivėtų membranų (audinių), ir kt. turi būti atliekami eksperimento metu.Fiziologinių parametrų analizė: 1) kraujo, 2) kvėpavimo, 3) centrinės nervų sistemos, 4) elgsenos, ir t.t. turi būti atlikti.Šių aukščiau lentelėje aprašytų eksperimentų metu gautų duomenų išskaičiuojamos ne vien mirtinos (letalios) arba efektyvios dozės (MD 50 , LD 50 ,ED 50 ), bet ir dozės, sukeliančios Mažiausią stebimą efektą (LOAEL - Lowest Observed Adverse Effect Level – angliškai) bei Nestebimą neigiamąefektą (NOAEL – Not Observed Adverse Effect Level – angliškai). Siekiant nustayti saugią dozę, gaunamos eksperimento metu dozės yradalijamos iš atitinkamai atrinktų Įvertinimo (arba Neapibrėtumo ar Saugos) faktorių sandaugos. Šie faktoriai parenkami, remiantis tam tikraistoliau nurodomais kriterijais7

811.2.3. Standartinių metodų rezultatams interpretuoti naudojami įvertinimo (neapibrėžtumo arsaugos ) faktoriai medicininėje (darbo užimtumo ir epidemiologinėje) toksikologijojeCheminių medžiagų rizikos požiūriu iš Standartinių eksprimentų gauti dozių ar koncentracijų dydžiaiarba lygmenys (LD 50 , LC 50 , LOAEL, NOAEL) yra vertinami, panaudojant (dalijant iš) šiuos saugos(neapibrėžtumo) faktorius.1. Iš žmogaus žmogui ……………………..10Skirta duomenų ekstrapoliacijai iš ilgalaikio poveikio (chroniško toksiškumo) testų su sveikaisžmonėmis į vidutinį sveiką žmogų – populiacijos narį). Priežastis tokio dydžio Faktoriaus parinkimoyra jautrumo skirtumai žmonių populiacijos narių, stebimi, vertinant Nestebimo neigiamo efekto(NOAEL – Not Observed Adverse Effect Level – angliškai) lygmenį.**2. Iš gyvūno žmogui …………(3 retai)… 10Skirta duomenų ekstrapoliacijai iš ilgalaikio poveikio (chroniško toksiškumo) testų su gyvūnais įvidutinį sveiką žmogų. Dažniausiai dešimties (retai trijų) kartų dozės mažinimo saugos faktorius yranaudojamas, kai trūksta (nėra) dozimetrinio vertinimo duomenų arba jie neatitinkami (neadekvatūs)žmonių tyrimų pobūdžiui, bei, kai tyrimų su žmonėmis iš viso nėra. Saugiausiu atveju paprastai 10-kartinis faktorius yra naudojamas, kada reikia gyvūnų tyrimų duomenis ekstrapoliuoti žmonėms įNestebimo neigiamo efekto lygmenį, NOAEL.3. Iš subchroninio į chronišką toksiškumą…………………10Skirta NOAEL dumenims gyvūnų ir žmogaus tyrimuose interpretuoti, kada nėra naudingų ilgalaikiopoveikio žmogui tyrimų duomenų.4. Iš LOAEL į NOAEL* …………..10Arba naudojama referentinės dozės, RfD, išvedimui iš LOAEL duomenų **..10Visais atvejais tai turi būti chroniško toksiškumo tyrimų duomenys1. Tuo atveju, kai duomenų bazė yra nepilna ………1011.3. Chminių medžiagų elgsena organizme11.3.1. Toksikokinetikos ir toksikodinamikos bendrieji principaiInicijacijos procese toksinė medžiaga (T) ar jos metabolitas sąveikauja su molekuliniu taikiniu (MT),sukeldami jo pakitimą (MT* − pakitęs molekulinis taikinys). Šis pakitimas sukelia seką (E 1 , E 2 etc.)įvykių, kurie paskleidžia efektą aukštesniuose biologinės organizacijos lygmenyse (p. 526, [6]).Šioje schemoje autorių išskirti atskiri procesai − inicija-vimas ir toksikodinamika − kituose darbuoseinterpretuojami kaip bendras toksikodinamikos reiškinys. Kad ir kokia bebūtų šių autorių nuomonė, tačiaušiandien toksikodinamikos tyrimai, t. y. ksenobiotikų poveikio stiprumo analizė, yra įvairiausiųreiškinių tyrimai: nuo hormezės iki apoptozės ar kancerogenezės, taip pat organizmo žūties dėlūminio arba chroniško gyvybinių sistemų blokavimo. Ankstesnė medicininė nuodingųjų cheminiųmedžiagų klasifikacija, kaip ir pati klinikinė analizė, dažniausiai apimdavo specifinius organų efektus, t.y. organotoksiškumą. Šitaip buvo išskirti tokių grupių nuodingi junginiai:1) neurotoksiniai − slopinantys CNS − neuroleptikai, trankviliantai; psichomimetikai − kanabinoidai, LSD,meskalinas; slopinantys kvėpavimo centrą − opijus, morfinas; paralyžiuojantys nervinįlaidumą (tetrodotoksinas), aktyvuojantys cholino receptorius − acetilcholinas,fosforoorganiniai junginiai; blokuojantys cholino receptorius (atropinas, ganglioblokatoriai;ototoksiniai nuodai − pažeidžiantys klausos nervą, gentamicinas, kanamicinas;sukeliantys traukulius − strichninas, korazolis, cikutotoksinas ir t. t.2) pulmonotoksiniai − amoniakas, azoto oksidai, chloras, bromas, fosgenas ir t. t.3) kardiotoksiniai − anglies monoksidas, veratrinas, bario druskos, chininas, cianidai, kalio druskos, širdįveikiantys glikozidai, tricikliai antidepresantai4) gastroenterotoksiniai − įvairios korozinės medžiagos (rūgštys, šarmai ir kt.)5) hepatotoksiniai − chlorintieji angliavandeniliai, fosforas (baltasis), žalsvosios musmirės nuodai etc.

96) nefrotoksiniai − chlorintieji angliavandeniliai, etilenglikolis, oksalo rūgštis, sunkiųjų metalų druskos,laisvasis hemoglobinas ir mioglobinas bei kt.7) hematotoksiniai − slopinantys kraujo gamybą − benzenas ir jo dariniai; hemoliziniai − acto esencija, arsenovandenilis, fenilhidrazinas, saponinai; slopinantys kraujo krešėjimą − fenilinas,dikumarinas, zookumarinas; sudarantys karboksihemoglobiną − anglies monoksidas;sudarantys methemoglobiną ir sulfhemoglobiną − aromatiniai aminojunginiai, nitritai,nitrojunginiai, aromatiniai sulfojunginiai.8) dermatotoksiniai − sukeliantys odos pūsles − ipritas, liuizitas; fototoksiniai, sukeliantys padidėjusį odosjautrumą ultravioletiniams spinduliams − antracenas, fenantrenas, fenotiazinai,sulfanilamidai, psoralenai etc.9) poliorganotoksiniai − pažeidžiantys kelis organus ar jų sistemas (Hg, Pb, As druskos − tiolinių fermentųinhibitoriai; fluoracetatas − Kreb so ciklą slopinantys, cianidai, azidai − audiniųkvėpavimo fermentus slopinantys nuodai).Medžiagų organotoksiškumo pagrindu kartu nurodomi ir galimi fiziologiniai, histologiniai irbiocheminiaityrimų lygmenis. Tai neabejotinai vertingi analizės būdai taikomi klinikoje.Pav. 11.3 . Toksinių medžiagų likimo organizme ir organizmo apnuodijimo stadijos11.3.2. Cheminių medžiagų, patenkančių su maistu, kaupimasis organizme11.3.2.1. PatekimasCheminių medžiagų bioakumuliacija gyvuosiuose organizmuose apima įvairius procesus, tarp jų ir adsorbciją:BIOAKUMULIACIJAADSORBCIJAPATEKIMASDIFUZIJA SPECIALUS SU MAISTUTRANSPORTAS

10Bioakumuliaciją charakterizuoja ir terminas patekimas (sugėrimas; angl. uptake). Cheminio junginiopatekimas atliekant bioakumuliacijos bandymą − tai procesas, kai medžiagos patenka į gyvūnus išaplinkos. Prisimintina, kad literatūroje, nagrinėjančioje biocheminius ir biologinių membranųklausimus, šis terminas pavadina medžiagų transportavimą pro membranas, dažniausiai aktyviu,energiją naudojančiu būdu ir jo trukmę.Nemažai medžiagų gerai prasiskverbia ir pro virškinamojotrakto membranas. Žarnyne gali būti absorbuotos ir makromolekulės medžiagos, pavyzdžiui,karagenanas (mol. sv. 40 000) ir polistirolo dalelės (2 200 Å dydžio), patenkančios pinocitozės būdu.Lipofilinė organika gerai pereina iš maisto į kraują dėl ilgo kontakto su virškinamojo traktomembranomis.Silpnosios organinės rūgštys ir bazės absorbuojamos dažniausiai nejonizuota forma, priklausomainuo žarnyno pH:1) skrandžio pH skatina silpnųjų rūgščių difuziją, t. y. tų, kurios protonizuojamos pH 1−3intervale;2) žarnyno pH yra aukštesnis; čia geriau absorbuojami neutralūs ar baziniai chemikalai.* Metalų absorbcija iš maisto yra labai įvairi dėl jų laisvųjų ir surištų formų (kompleksų) įvairovės.Maisto tipas ir priemaišų pobūdis (fizikocheminės medžiagų savybės) bei sumaišymo būdas gali labaikeisti eksperimentų rezultatus. Pastebėta, kad želatina skatina cinko patekimą su maistu. Manoma, kadsudariusi kompleksus su metalais organinė frakcija maiste santykiškai mažiau patenka į kraują prožarnyno sieneles (tai gali būti ir labiau komplikuota, jei žarnyno mikroorganizmų veikla yra intensyvi).11.3.2.2. Cheminių medžiagų išskyrimasValymasis (angl. depuration). Tai cheminio junginio išskyrimas (šalinimas) iš organizmo, vykstantdesorbcijai, difuzijai, ekskrecijai, biotransformacijai ar kitiems procesams. Valymosi fazė atliekantbandymą − tai periodas, kai bandomasis organizmas laikomas švariame vandenyje. Valymosipusperiodis (angl. half-life) − laikas, reikalingas organizmui švariame vandenyje laikyti, kad būtųpašalinta 50 proc. bendro organizmo (ar audinių) sukaupto cheminės medžiagos kiekio.Dinaminė pusiausvyra (angl. dynamic equilibrium or steady-state) − tai būsena, kai cheminėsmedžiagos sugėrimo (patekimo) į organizmą (audinį) ir išskyrimo iš organizmo (audinio) greitis yravienodas.*Nuodingųjų cheminių medžiagų bioakumuliacijos ir toksiškumo potencialą mažina greitas cheminėsmedžiagos išsiskyrimas iš organizmo. Išskiriama pro inkstų ir šlapimo sistemą, tulžies pūslės sekreciją,pro odą. Nuodingųjų medžiagų metabolitai pasižymi skirtingu nei pradinės medžiagos išskyrimogreičiu.Kepenys ir tulžies pūslė. Poliniai cheminiai junginiai ir metabolitai atskiriami nuo nepolinių: a)kraujyje; b) kepenų enterohepatiniame cikle ir c) inkstuose. Stuburinių gyvūnų kepenyse susidaręmetabolitai (ar transformuoti ksenobiotikai) transportuojami į tulžies pūslę ir išskiriami įplonąsias žarnas, kur dalis jų gali būti pašalinta, o dalis grįžti į kraują reabsorbcijos būdu. Šisprocesas vadinamas ENTEROHEPATINIU CIKLU (angl. enterohepatic cycling). Stathamas 1976metais pasiūlė netgi vieną iš vandens kokybės monitoringo bandymų atlikti analizuojant žuvų tulžį(tulžies pūslę). Kas kaupiasi tulžies pūslėje?1) Hg + , Pb 2+ , As 3+ − metalų jonai labai aktyviai transportuojami į tulžies pūslę (galbūt įprastiniu netirpiųkompleksų keliu);2) organinių toksinių medžiagų konjugatai su plazmos baltymais (mažo tankio lipoproteinais; angl. LowDensity Lipoproteins) susidaro kepenyse ir jokiu kitu keliu nėra ekskretuojami į tulžį − tik šiuo;benz(α)pirenas yra nepolinis organinis junginys, kuris efektyviai biotransformuojamas ir ekskretuojamas

11į tulžį; cheminiai junginiai, kurių molekulinis svoris − nuo daugiau kaip 400 Da iki labai didelio,dažniausiai šalinami pro tulžį;3) mažesnio nei 400 Da molekulinio svorio organiniai junginiai šalinami su šlapimu.Pažymėtina, kad skirtingos rūšys labai skirtingai šalina ir biotransformuoja chemines medžiagas.Vandens bestuburiai pasižymi ypač didele biotransformacijos procesų įvairove. Būtina atskirai aptarti,kad dėl žarnyno fermentinių reakcijų, kurias katalizuoja mikroorganizmai, enterohepatinischeminių medžiagų šalinimo ir transformacijos ciklas tampa dar sudėtingesnis. Trumpaiišnagrinėsime šį atvejį, remdamiesi herbicido propachloro pavyzdžiu [14].I enterohepatinės cirkuliacijos ciklo etapo stadijos būtų tokios:1) merkaptūrinės rūgšties konjugatai ir jų pirmtakai (vieni iš galimų kelių konjugatų, pavyzdžiuicisteinas, G-SH ir kt.) susidaro kepenyse;2) merkaptūrinės rūgšties konjugatai ir jų pirmtakai sekretuojami iš kepenų į tulžį;3) jie sekretuojami su tulžimi ir tampa žarnyno mikrofloros substratais (su tulžies rūgštimis patekę įžarnyną);4) iš jų susidaro 2-metiltio-N-izopropilacetanilidas, kuris gali būti šalinamas iš organizmo keletubūdų:2-metiltio-N-izopropilacetanilidasReabsorbcija į kraująPašalinimas iš žarnyno su kietoišžarnyno siomis, netirpiomis liekanomis į tiesiąją žarną3,4,5 2 1Junginys papuola į II enterohepatinėscirkuliacijos cikląį inkstusReabsorbuotas mikrobinis metabolitastoliau metabolizuojamas kepenyse, ir susi- 3 4daro du gliukuronidai. Pirma, jie pro tulžįkeliauja į žarnyną;. antra, dalis jų su kepenysecirkuliuojančiu krauju išnešama į inkstus;trečia, iš žarnyno reabsorbuojami, mikrobamsatskėlus aglikoninę dalį ar po kitų reakcijų5į tiesiąją žarnąPastaba: DETOKSIKACIJOS II FAZĖS (KONJUGACIJOS) REAKCIJOS yra daug sudėtingesnės, nei aprašomakai kuriuose vadovėliuose [1,2,15] ir apžvalgose; tos junginių biotransformacijos, kurią katalizuoja žarnynomikroorganizmai, dauguma literatūros šaltinių nenagrinėja.Taigi enterohepatinės cirkuliacijos cikle vykstančiose reakcijose iš propachloro susidaro tokie junginiai:CH 3 OPropachloras: CH 3 −CH−N−C−CH 2 −Cl 1) Cisteino konjugatas −CH 2 −S−CH−COOHNH 22) Merkaptūratas −CH 2 −S−CH−COOHNH−CCH 3OO3) Merkaptūrato sulfoksidas −CH 2 −S−CH−COOHNH−CCH 3OPav. 11.4. Mikroorganizmų dalyvavimas cheminio junginio transformacijoje enterohepatinio ciklo metu

1211.3.3. Organizmo talpos, augimas ir biomagnifikacija modeliuose, aprašančiuose cheminiųmedžiagų biokoncentraciją organizmuoseTalpos terminas specifine prasme yra vartojamas farmakokinetiniams reiškiniams aiškinti. Talpa(skyrius, sekcija; angl. compartment) − cheminės medžiagos kiekis, vienodu greičiu sugeriamas irišskiriamas iš organizmo ar kitos biologinės sistemos. Tai terminas, vartojamas modeliavimui ir skirtasaprašyti vieno ir to paties cheminio junginio kiekio (koncentracijos) kitimo kinetikai, kuri įvairioseorganizmo audinių sistemose esti skirtinga (kartu skirtingos ir talpos). Tai yra talpa” gali būti atskiriamaskirtinga to paties cheminio junginio dalių kinetika.Talpos modeliai (angl. compartment models) plačiai naudojami farmakokinetiniams tyrimams irmatematiškai aprašo cheminės medžiagos kiekį, esantį tam tikroje bendroje sistemoje.Eksperimentatoriai, naudojantys šiuos modelius, nepretenduoja išsamiai aprašyti biologinius procesus,bet siūlo interpretuoti surinktus eksperimentinius duomenis ir juos panaudoti prognozavimui.1 1 2 1 2 1 2A B C D2 1 3 2 1 3 2 1 3E F GPav. 11. 5. Vienos, dviejų ir trijų talpų modeliai farmakologijoje ir toksikologijojeDažniausiai vienos, dviejų ir trijų talpų sistemas farmakologijoje ir toksikologijoje aprašo 17 linijiniųmodelių, tačiau, jei patekimas medžiagų į talpą yra nevienalaikis, tai papildomi modeliai/talpos yrageneruojami. Paveiksle 11.5 parodyti tik 3 iš 13 galimų trijų talpų modelių. Yra paskaičiuota, kad galimi760 farmakokinetiniai modeliai, apimantys iki 3 pasiskirstymo talpų ir dvi patekimo talpas.11.3.3.1. Vienos talpos biokoncentracijos modelispatekimasšalinimas(pasisavinimas)(išskyrimas)uptake (angl.) ORGANIZMO AUDINIUOSE elimination (angl.)DOZĖ“TALPA”Ekskrecijak uk exC plazmoje(µg/ml)C audiniuose(µg/g)k metMetabolizmasPav. 11.6. Vienos talpos biokoncentracijos modelio schemaKadangi cheminis junginys pasiskirsto kūne (ar audinyje) kaip vieningoje talpoje, tai junginio plazmoskoncentracija (C pl ) susiejama su jo kiekiu kūne per pasiskirstymą atitinkamame tūryje. Šis tūris vienostalpos modelyje gali būti nagrinėjamas kaip plazmos tūris, kuriame pasiskirsto cheminio junginioapkrova kūnui. Cheminiams junginiams, kurie yra tirpūs lipiduose, ar tiems, kurie noriai susirišaaudiniuose, plazmos koncentracija (junginio frakcija plazmoje) bus labai maža, palyginus su bendrukiekiu kūne. Bet tai jau dviejų talpų modelis.

13AbdAbC pl = ir = kAb , čia: Ab yra junginio kiekis kūneV dt k – yra [k ex + k m ] pašalinimo konstantaV – talpos (pvz. kraujo plazmos) tūrisTokia sistema aprašoma paprasta pirmo laipsnio lygtimi, kurioje cheminio junginio pašalinimo greitisdAb/dt (pvz., mg šalinamo junginio per valandą) yra proporcingas kūno apkrovai (pvz.,miligramais).Lygtis, aprašanti kiekį medžiagos, liekantį kūne po laiko t būtų:Ab t =Ab 0 e –kt , čia: Ab t yra junginio kiekis kūne po laiko t, irAb 0 yra junginio kiekis kūne pradiniu laiko momentu.Eliminacijos greičio konstanta k nusako junginio dalies (frakcijos) netekimą per laiko vienetą:cheminio junginio kiekis pašalinamas per laiko vienetąk = cheminio junginio kiekis kūne=(dAb/dt)AbCheminės medžiagos koncentracijos pusiausvyros nusistovėjimas tarp organizmo ir aplinkos labaipriklauso nuo valymosi (išmetimo) greičio. Tai pavaizduota sekančiame paveiksle:1,0 0,10,8 kuo intensyviau šalina,C gyvūnetuo lėčiau nusistovi pu-C pusiausv. 0,6 0,05 siausviroji cheminėsmedžiagos koncentra-0,4 cija organizme0,020,2k d = 0,01 val. −10,00 20 40 60 80 Laikas, val.Pav. 11.7. Cheminio junginio pusiausvirosios koncentracijos nusistovėjimo priklausomybė nuo jo šalinimo iš organizmogreičioŠalinimo (eliminacijos) pusperiodis (t 1/2 ) yra laikas, reikalingas cheminės medžiagos kiekiui (Ab)kūne (ar junginio plazmos koncentracijai, (Ab/V)) sumažėti pusiau. Taigi po vieno pusperijodžiojunginio koncentracija plazmoje yra lygi:C p0 /2 = C p0 e –kt1/2Verta prisiminti, kad e – natūrinio logaritmo pagrindas; o jei iš šios lygties pusperiojodžio plazmoskoncentracija yra lygi: ½ = e –kt1/2 , taigi ln 0.5 = - kt 1/2 arba - 0.693 = - kt 1/2 ir tada t 1/2 = 0.963/kDažnai vartojamas terminas plazmos klirensas, CL. Tai yra kiekis cheminio junginio pašalinto perlaiko vienetą santykyje su plazmos koncentracija, ir gali būti apibrėžtas, kaip kraujo tūris, kuris išsivalonuo chemikalo per laiko vienetą. Taigi, pagal anksčiau užrašytas lygtis tai būtų:Šalinimo greitis (dAb/dt) kAb kC p VCL = =Plazmos koncentracija C = =p C p C= kVp

1511.3.3.3. Dviejų talpų biokoncentracijos modelisŠį modelį pabandysime pristatyti akcentuodami būten biokoncentraciją, susikaupimą organizme, o netiek patį išsivalymą, kas ypatingai būdinga hidrofobiniams organiniams junginiams, kurių log Po/w > 4.Todėl jis būdingas tiek žmogui, tiek vandens rūšies stubūriniam ar bestubūriam organizmui, ar netaugaluiLabai dažna biokoncentracijos eksperimentuose situacija, kai viena cheminės medžiagos bendro kiekiodalis (porcija) iš organizmo pašalinama greitai, tuo tarpu kita dalis tos pačios medžiagos bendro kiekioišlieka organizme nepalyginamai ilgiau. Pavyzdžiui, dvifazė (ar bieksponentinė) kinetika, labai dažnaiatsispindinti esant cheminių medžiagų šalinimui, susidarant greito” ir lėto” šalinimo periodams galikilti dėl tokių priežasčių:* Metalų (jonų) šalinimo atveju, kai metalai rišasi su baltymais (pvz., metalotioneinais, -SHgrupių turinčiais baltymais, arba nespecifiniais baltymais);** Organinės medžiagos, kurios patenka į riebalinį audinį ir yra šalinamos ilgiau negu tokiospačios organinės medžiagos, esančios kraujyje.Primintina, kad talpų biokoncentracinijos modeliai yra kinetiniai modeliai, skirti ne tiekkonkretiems organizmo audiniams ar dalims charakterizuoti, kiek cheminės medžiagos pasiskirstymoorganizme kinetikai prognozuoti.Panagrinėkime vienos cheminės medžiagos šalinimą iš organizmo dvejopu skirtingu greičiu. Grafiškaitai galima pavaizduoti tokiu būdu:log CČia: A + B = C o − pradinė koncentracija[A + B] kūne iki šalinimo pradžios arba tospačios cheminės medžiagos suminėdalis.[A][B]blėtasaTada bendra liekamoji chem. medžiagoskoncentracija po laiko t bus apskaičiuojamapagal algebrinę lygtį:C g = A exp (−at) + B exp (−bt)greitasČia:Laikas − atkarpa (sujungta) su nuolydžiu a,t. y. pradinės medž. koncentracijos C odalis A;B − atkarpa su nuolydžiu b, t. y.pradinės medž. koncentracijos C o dalis B;a − specifinis A porcijos šalinimo greitis;b − specifinis B porcijos šalinimo greitis;A exp (−at) − A koncentracija po laiko t;B exp (−bt) − B koncentracija po laiko t.Pav. 11.10. Cheminės medžiagos šalinimas pagal dviejų talpų modelį

16Šį grafiką aprašo toks modelis:C H2OModelis remiasi prielaida,k 01kad medžiaga pateka ir išski-I II riama pro pirmą (I) talpąk 12C 1 C 2k 21Periferinė lėtoCentrinė greito k 10 šalinimo talpašalinimo talpa(ne visada atitinka(pvz., inkstai ir kt.)anatominį vienetą)y. vienos kinetikos T. y. kitos kinetikoschem. medžiagos kiekischem. medžiagos kiekisPav. 11.11. Dviejų talpų biokoncentracijos modelio schemaGrafiškai apibrėžti dydžiai A, B, a ir b (žr. pateiktą grafiką) su greičio konstantomisyra susiję taip:k 21 =Ab + BaA + B, čia: k 21 medžiagos pernešimo tarp talpų C 2 ir C 1 greičioarba šalinimo iš periferinės (lėto šalinimo talpos)greičio konstanta;Ab ir Ba − specifinis abiejų medžiagos kiekio sumažėjimaspo laiko t;A + B ( = C o ) pradinis medžiagos kiekis (koncentracija)a bk 1 0 = , čia: k 1 0 − šalinimo greičio konstantak 21a ir b − specifinis A ir B medžiagos koncentracijos(kiekio) išnykimo greitisk 12 = a + b − k 21 − k 1 0Medžiagos patekimo konstanta (k 1 0 ) turi būti matuojama nepriklausomai, panaudojant pradinio greičio matavimą (t.y. panaudojant pradinę medžiagos patekimo kreivės dalį pateiktame grafike). Biokoncentracijos faktorius pagal dviejųtalpų modelį apskaičiuojamas taip:1. C 2 talpoje k 01BCF =ab2. C 2 ir C 1 talpose k 01BCF = (k 12 + k 21 )ab(a + b − k 10 ), čia: ab − dvejopo šalinimo greičio sandauga;(a + b − k 10 )=k 12 be šalinimoarba: konstantos k 21.

17Jeigu periferinė talpa išsivalo greitai, k 21 >> k 12 , modelis supaprastėja iki vienos talpos modelio.Didelių dozių šalinimo kinetika labai dažnai atitinka Michaelis-Menten lygtis (kai medžiagas šalina specifiniaitransportuojantys fermentai, esantys ląstelėse (organizme) vienoda, nekintama koncentracija):dc V M C čia: V M − maksimalus (įsotinimo)= greitis;dt Km + C Km − cheminės medžiagoskoncentracija, kuri gali būtipašalinta greičiu, lygiu puseimaksimalaus.Bioakumuliacija vyksta ir organizmams augant, todėl augimas į modelius įtraukiamas tokia formule:C org.= k u • C H2O − k d • C org. − g • C orgdt patekimas šalinimas augimasAugimą biokoncentracijos modeliuose įvertina konstanta: k’ = k d + g; tada pateiktoje formulėje,nagrinėjant vienos talpos biokoncentracijos modelį, cheminės medžiagos liekamoji koncentracijaorganizme esant pusiausvyrai, LKOP (žr. šio skyriaus pradžią) išreiškiama taip:k uk uC LKOP = C H2O = C H2Ok d k’11.3.3.4. Biomagnifikacija per mitybos grandinęWoodwell 1967 metais pirmą kartą nustatė, kad DDT koncentracija organizmuose didėja pereinant išvieno mitybos (trofinės) grandinės lygio į kitą. Energijos pernešimas tarp trofinių lygių tesudaro tik apie10 proc., o, pavyzdžiui, jūrinėse ekosistemose tarp trofinių lygių toksinių hidrofobinių medžiagų,pavyzdžiui, DDT, eldrino, koncentravimasis gali siekti iki dešimt kartų (žr. Ō.Šąģąä. Ļščźėąäķą˙ żźīėīćč˙).Nagrinėjant ekosistemą, kurioje yra keli mitybos lygiai, pavyzdžiui:1) fitoplanktonas,2) zooplanktonas,3) smulkios žuvys,4) stambios žuvys,biokoncentracijos faktorius (BCF) gali būti vertinamas kiekvienoje mitybos grandinės pakopoje.Cheminių medžiagų kaupimasis pagal BCF organizmuose, esančiuose aukštesnėje mitybos pakopoje,apskaičiuojamas vertinant BCF ne tik turimo mitybos lygio (pakopos) cheminių medžiagų jomspatenkant iš vandens aplinkos, bet ir tą BCF indėlį (patekusį su maistu), kuris prisideda susikaupuscheminėms medžiagoms organizmuose, egzistuojančiuose prieš tai buvusiame mitybos lygyje irpanaudotuose maistui. Tada matematinė šių reiškinių išraiška, aprašyta Thomann 1981 metais, būtųtokia:BCF = N H2O =k uk’čia: k’ = k d + g – augimo konstantak u 1I lygis: N 1H2O = (jokios mitybos; medžiaga (-os) patenka iš vandens)k’ 1II lygis: N 2 = N 2H2O + f 2 N 1H2O , čia: f 2 − mitybos grandinėspernešimo koeficientas

18III lygis: N 3 = N 3H2O + f 3 N 2H2O + f 3 f 2 N 1H2OIV lygis: N 4 = N 4H2O + f 4 N 3H2O + f 4 f 3 N 2 H2O + f 4 f 3 f 2 N 1H2OIš užrašytų lygčių išeina:I. Kuo ilgesnė mitybos grandinė, tuo labiau padidėja ir ksenobiotikų (antropogeninių, hidrofobinių,besikaupiančių cheminių medžiagų) koncentracija organizmuose, taigi vyksta biologinis organiniųcheminių medžiagų koncentracijos didinimas, t. y. biomagnifikacija.II. Cheminių junginių biomagnifikacija, kaip ir jų akumuliacija, priklauso ne tik nuofizikocheminių junginio savybių, bet ir nuo to, kaip šiuos junginius sutinka (pasiekia) savo kelyjegyvūnai, taigi kartu ir nuo mitybos grandinės tipo.Ilgamečiai taršos tyrimai ir eksperimentinė praktika rodo:Biomagnifikacijos reiškinys svarbiausias hidrofobiškiems, nemetabolizuojamiems cheminiamsjunginiams (žr. 1.1−1.4 poskyrius), kurie lėtai pasišalina iš organizmo.11.3.3.5. Farmakologinio toksikokinetinio modelio pavyzdysCheminių medžiagų likimą (transformaciją) organizme farmakologiniai modeliai nagrinėja gerokaisudėtingiau. Organo taikinio apnuodijimas priklauso nuo cheminės medžiagos absorbcijos,pasiskirstymo, biotransformacijos ir ekskrecijos. Šie faktoriai ir jų tarpusavio ryšiai parodyti 21paveiksle. Čia pateikiama tik bendroji modelio schema [1]:Rijimas Įkvėpimas Intraveninis Intraperitoninisįleidimas įšvirkštimas(po pilvaplėve)Subkutaninis(poodinis)įleidimasSkrandžioIntramuskulinisir žarnyno Plaučiai įleidimastraktas(į raumenis)Leidimaspro odąKepenysTulžisKraujas ir limfaSkystis ląsteliųišorėjeRiebalaiInkstai Plaučiai Sekrecinės OrganaistruktūrosŠlapimopūslėAlveolėsMinkštiejiaudiniaiKaulaiIšmatos Šlapimas Iškvepiamas SekretaiorasPav. 11.12. Nuodingųjų medžiagų absorbcijos, pasiskirstymo ir ekskrecijos srautai žmogaus (žinduolių) organizme[15]

1911.3.3.6. Molekulinio toksikokinetinio modelio pavyzdysPateikiamoje schemoje (11.13 pav.) susumuoti iki 1995 metų žinomi įvairių ksenobiotikų sąveikosląstelėse pavyzdžiai, kai dalyvauja laisvieji radikalai ir aktyviosios deguonies formos:Ksenobiotikai(Sunkieji metalai)Streso(oksidacinio)baltymaiMakrofagaiMitochondrijosMikrosomosAktyviųjų deguoniesformų gamybaTNF αgamybaProteinkinazės CaktyvavimasEndonukleazėsaktyvavimasLipidai Baltymai DNRVitaminų A, E, C Glutationo ir tiolių DNR p a ž e i d i m a ioksidacija(GSH, X-SH) oksidacijaLipidų peroksidacija Ca 2+ transportuojančių Poli(ADP-ribozės)sistemų pažeidimaisintetazės aktyvavimasMembranų pažeidimai (mitochondrijų, mikroor- Nefunkcioganizmųir plazminiųnali DNRmembranų)Hidroperoksidai,aldehidai etc.Nuo Ca 2+ priklausomųsistemų (endonukleazių,proteazių ir fosfolipazių)aktyvinimasATP ir NAD(P)HišeikvojimasLąstelių destrukcijaPav. 11.13. Laisvųjų radikalų sukeliami eukariotinės (ir prokariotinės) ląstelės funkcinių sistemų pažeidimaiTNFα − auglių nekrozės faktorius α (angl. Tumour Necrosis Factor α). GSH − redukuotasis glutationas.Šis paveikslas apima lipidų, baltymų ir DNR pažeidimus ir jų padarinius, tiolio junginių irantioksidantų (vitaminų A, E, ir C) vaidmenį bei pakitusios dėl membranų pažeidimų kalcio jonųhomeostazės sutrikdymo sukeltus padarinius. Be to, signalinis aktyvavimo kelias, kur veikiacitokinams priklausantis navikų nekrozės faktorius (TNF), bei proteinkinazė C, streso baltymai irkitos aktyvinamos sistemos, taip pat pažymėta šioje schemoje.11.3.4. Cheminių medžiagų metabolizmas arba detoksikacijos stadijos organizmeOrganinių junginių detoksikacija: taikininis organas ir jo fermentai. Nors ypatingai daug detoksikacijosfazių fermentų, pavyzdžiui, didelė monooksigenazių koncentracija yra randama kepenyse,tačiau taip pat gali būti aptinkama ir daugelyje kitų audinių, pavyzdžiui, gonadose, inkstuose, žarnyne,

20žuvų žiaunose, širdyje, t.y. visur, kur organizmo audinai ir jų ląstelės patiria kontaktą su aplinkojeesančiais joms svetimais ir nuodingais junginiais. Pagal senesnę klasikinę koncepciją ir anksčiausurinktus eksperimentinius faktus, yra įsivaizduojama ir žinoma, kad detoksikacijos reakcijos, katalizuojamosmultifermentinio citochromo (P-450 ir kitų fermentų) komplekso ir kitų fermentų, vykstadviem stadijomis:Pav. 11.14. I-os ir II-os fazes biotransformacijos reakciju apjungimas.Detaliau tai galėtų būti aprašoma taip:Detoksikacija multifermentiniu kompleksukepenų ląstelėseI stadijaMonooksigenacijaII stadijaKonjugacijaĮ organinį junginį įvedama reakcinga poliari- I stadijoje modifikuoti organiniai junginiainė grupė, padidinanti jo tirpumą vandenyjetoliau jungiami su endogeniniais substratais:ir padaranti jį tinkamesnį substratą II− tripeptidu glutationu (G-SH)stadijos fermentams. − sulfatu,Dažniausia reakcija: O 2 redukci- − gliukurono rūgštimi.ja iki OH.Daugelis metabolinių oksidacijos reakcijų Istadijoje katalizuojamos multifermentiniokomplekso − citochromo P450 monooksigenazių.Jų randama kepenų ląstelių endoplazminiametinkle (,,mikrosomų” frakcijoje) irjų aktyvumas priklauso nuo mikrosomų elektronųtransporto sistemos (ETS) fermentų aktyvumo(su membranomis surišto hemoproteininioarba flavoproteininio komplekso).II stadijos reakcijų rezultatas − vandenyje tirpuskonjugatas, kuris yra lengviau šalinamas iš ląsteliųir organizmo.James nustatė, kad žuvų (kaip ir kitų organizmų)kepenyse konjugacijos reakcijas katalizuojafermentai: 1) glutation -S- transferazė,2) uridindifosfato gliukuronidazė.Pirmąjai (I) organinių medžiagų detoksikacijos fazei priskiriama Mikrosominė fermentų sistemasusideda iš citochromo P-450 ir flavoproteino (vadinamo NADPH - citochromo P-450 reduktaze arbaNADPH citochromo c reduktaze). Flavoproteinas ir kartais citochromas b 5 perneša elektronusredukuodamas citochromą P-450 [6]. Taigi citochromas b 5 , NADH, NADPH-citochromo c reduktazė

21yra ETS (elektronų transporto sistemos) komponentai.Eksperimentais nustatyta, kad kepenų ląsteliųcitochromo P-450 sistemos oksigenazės dalyvauja antinksčių hormonų gamyboje, t. y. galutinėjestadijoje − hidroksilinant steroidinius hormonus, taip pat riebalų rūgščių metabolizme. Tačiau šiosvadinamosios monooksigenazės yra indukuojamos įvairios struktūros aromatinių junginių. Kai kurieautoriai citochromo P-450 monooksigenazes vadina net mišrios funkcijos oksidazėmis, MFO.Klasikiniu būdu citochromo P-450 sistemos induktoriai yra skirstomi į: 1) poliaromatiniųangliavandenilių tipo ir 2) fenobarbitalio tipo induktorius [6]. Tačiau tai jau senstelėjęs požiūris, nesdabar randama vis daugiau junginių (klasių), kurie aktyvuoja cit. P-450 monooksigenazes, iridentifikuojama vis daugiau konkrečias reakcijas katalizuojančių monooksigenazių. Pažymėtina, kadindukcijos laipsnis taip pat gali kisti priklausomai nuo analizuojamų gyvūnų rūšies, lyties, hormonųkiekio, temperatūros ir pasižymi nemažu sezoniniu svyravimu.Antrai (II) organinių medžiagų detoksikacijos fazei priklauso sekantys fermentai: 1) glutation-Stransferazė,2) gliukuranoziltransferazė arba uridindifosfato gliukuronidazė, 3) acetiltransferazė, 4)cisteintransferazė, 5) sulfotransferazė ir kiti. Tai fermentai, kurie prijungia prie svetimo ląsteleijunginio (ksenobiotiko, - “xenobiotic” – angliškai) natūralų savąjį ląstelės junginį, pasižymintį dideliutirpumu vandenyje ir konjugacijos reakcijos rezultate duodantį vandenyje tirpų produktą – dviejųjunginių konjugatą, kuris lengviau ir greičiau šalinamas iš ląstelių ir organizmo vandens keliu.Eliminacija, kaip III detoksikacijos stadija, yra išskiriama kai kurių autorių šiuolaikinėse monografijoseir vadovėliuose, ir sukaupti bei klasifikuoti molekulinės biologijos, proteomikos duomenys apiecheminių medžiagų nešiklius (transportinius baltymus) bei jų struktūrines ir funkcines klases patvirtina,kad egzistuoja organinių junginių eliminacijos iš organizmo sistemos, sudarančios ir valdančios IIIdetoksikacijos fazės procesus. Klasikinis tokio transportinio baltymo, šalinančio organines (hidrofobinesir turinčias krūvį) medžiagas iš ląstelės, pavyzdys būtų nespecifinio aktyvumo P-glikoproteinai,naudojantys ATP energiją šiam transporto darbui atlikti.11.4. Cheminių medžiagų rizikos žmogui vertinimas11.4.1. Pusiausvyrinių dozių skaičiavimasReali Absorbuota Dozė, AD, kiekvienam žmogui taršos sąlygomis yra individuali. Ją galimapaskaičiuoti, naudojant pusiausvyrinio būvio dozės lygtis iš žinomos Potencialios Dozės, PD. Tarkime,kad geriamajame vandenyje ar maiste yra nustatyta tam tikra cheminės medžiagoskoncentracija ar dozė, atitinkamai. Tada Potenciali Dozė būtų:Potenciali dozė =CK x PG x PTLV x KSAbsorbuota dozė = Potenciali dozė x AFKur: CK – Cheminės medžiagos koncentracija; PG – patekimo greitis, PT – poveikio trukmė; LV – laiko vidurkis; KS –kūno svoris; AF – absorbcijos faktorius (absorbuota Potencialios dozės frakcija).Kadangi daugumą šių dydžių tektų rinkti iš anglų kalba atspausdintų žinynų, pavyzdžiui kaipJAV Aplinkos Agentūros leidinių: 1) EPA Exposure Factors Handbook ir/arba 2) US EPA’sGuidelines on Exposure Assessment (U.S. EPA, 1987), tai toliau pateikiame angliškąją formulės irdydžių versiją:CC x IR x EDPotential Dose =AT x BWAdsorbed Dose = Potential Dose x AF

22Kur: CC – Concentration of chemical; IR – intake rate, ED – exposure duration; AT – average time;BW – body weight; AF – absorbction factor (Fraction of Potential dose absorbed).Per odą absorbuotos dozės, AD, apskaičiavimas, panaudojant Pralaidumo koeficientą, K P ,(Permeability Coefficient). Paprasčiausias būdas parašyti absorbcijos perodą greitį, tai taikyti Fick’odifuzijos pusiausvyriniame būvyje dėsnį: J = dQ/dt = DK∆C/e ≈ K P •C, kur: dQ/dt – cheminio junginiopraėjimo (arba absorbcijos) greitis (mg/cm 2 •h);D- difuziškumas stra-tum corneum, s.c.; K– cheminio junginiopasiskirstymo tarp s.c. ir tirpiklio koeficientas; ∆C – kon-centracijos gradientas (mg/cm 3 ); e – storis s.c. (cm); K P –laidumo koefic. (cm/h); C – chem..jung. koncentracija (mg/cm 3 )Gyvenimo truk-CK x K P x EOP x PTmės vidurkioLV x KSKur: CK – Cheminės medžiagos koncentracija; K P - Pralaidumo koeficientas, EOP – eksponuotas cheminiam junginiuiodos paviršiaus plotas, PT – poveikio trukmė; LV – laiko vidurkis; KS – kūno svorisAngliškoji formulės ir dydžių versija:kasdienė dozė Dozė = C x K P x SA x EDADD =AT x BWKur: LADD – Lifetime Average Daily Dose; C – Concentration of chemical; K P - Permeability coefficient; SA – Skinsurface area exposed; ED – exposure duration; AT – average time; BW – body weight. [5].Tenka pastebėti, kad tokie kintamieji, kaip CK – Cheminės medžiagos koncentracija, PG –patekimo greitis, EOP – eksponuotas cheminiam junginiui odos paviršiaus plotas, KS – kūno svoriskinta laike, todėl turėtų būti naudojamos logiškai pagrįstos konstantos, apibūdinančios šių dydžių(kintamųjų) vidurkius per visą PT - poveikio (ekspozicijos) trukmę (Exposure Dueation, ED, -angliįkai). [5]11.4.2. Leistino paros patekimo (ADI dozės) apskaičiavimas (Tradicinis būdas)JAV Aplinkos apsaugos Agentūra daugeliu atvejų sisteminio toksiškumo Rizikos vertinimuipanaudojo Leistino paros patekimo, LPP, (Acceptable Daily Intake, ADI - angliškai) koncepciją.Leistinas paros patekimas išvedamas iš eksperimentiškai nustatomo “Nestebimo neigiamo efektolygmens”, NNEL ("no-observed-adverse-effect level”, NOAEL, - angliškai). LPP bendrai yraapibrėžiamas kaip kiekis cheminio junginio, kuriuo asmuo gali būti paveiktas kiekvieną dieną per ilgąlaikotarpį (paprastai viso gyvenimo laiką) be pažeidžiančių neigiamų efektų. Ši LPP koncepcija buvodažnai naudojama kaip priemonė, priimant Rizikos valdymo sprendimus, t.y. nustatant leidžiamustaršalų lygius maisto produktuose ir geriamam vandenyje.Nestebimo neigiamo efekto lygmuo, NNEL yra eksperimentiškai nustatoma dozė, kuriąpatiriant nepasireiškė statistiškai ar biologiškai svarbūs analizuojami toksiniai efektai. Jeieksperimento keliu gaunamos kelios NNEL reikšmės, reguliaciniai (direktyviniai) sprendimaiskiriami didžiausiai jų, tuo pačiu bendrai vartojant terminą NNEL kaip didžiausią eksperimentiškainustatomą dozę, nesukeliančią statistiškai ar biologiškai svarbių analizuojamų toksinių efektų. Jeikartą buvo nustatyta nagrinėjamas toksinis efektas tiriamam cheminiui junginiui, tai, išanalizavusduomenis, atrenkama NNEL reikšmė ir apskaičiuojamas Leistinas Paros Patekimas, LPP, (AcceptableDaily Intake, ADI). LPP išvedamas iš NNEL, pastarąjį padalijant iš Saugumo faktoriaus SF:LPP (dozė žmogui) = NNEL (eksperimentinė dozė)/SF][ADI (human dose) = NOAEL (experimental dose)/SF – angliškai.]

23Tuo atveju, kada NNEL nebuvo eksperimentiškai nustatytas, kitas terminas “Mažiausiasstebimo neigiamo efekto lygmuo”, MSNEL, ("lowest-observed-adverse-effect level (LOAEL)"-angliškai) yra naudojamas LPP skaičiavimuose.Bendriausiu požiūriu Saugumo faktoriaus, SF, susideda iš daugybės koeficientų (faktorių),turinčių reikšmę 10, kurių kiekvienas atstovauja specifinę duomenų neapibrėžtumo sritį. Pavyzdžiui,faktorius 10 gali būti įvestas, norint įvertinti skirtumus efektų (atsakų) tarp žmonių ir gyvūnųilgalaikiuose tyrimuose (kurių trukmė virš trijų mėnesių). Kitas faktorius 10 gali būti naudojamasįvertinimui skirtumų, būdingų skirtingam jautrumui, stebimam žmonių populiacijoje. Gautas tokiubūdu Saugumo faktorius SF = 100 buvo ir yra naudojamas sprendimams, tinkamiemes daugybėscheminių medžiagų vertinimui. Iš tikrųjų Saugumo faktorių parinkimas yra arbitražinio susitarimoreikalas. Kitiems cheminiams junginiams, kurių duomenys duomenų bazėse yra nepilni (pavyzdžiui,tie, kuriems žinomi tik rezultatai sub-croniško toksiškumo tyrimį), gai būti įvedamas papildomasfaktorius10, galutiniam rezultate duodantis SF = 1000. Kai kuriems ypatingiems (dažno vartojimo)cheminiams junginiams, remiantis gerai charakterizuotais efektais, (ne)pasireiškiantiems jautriemsžmonėms (pavyzdžiui, fluorido efektas žmogaus dantims), SF gali būti parinktas toks mažas,praktiškai lygus 1.Kai kurie sunkumai, kylantys, naudojant tradicinę Priimtino Paros Patekimo (ADI) metodologiją1) Dėl prielaidos, kad bet kuris poveikis, viršijantis PPP (ADI) yra "nepriimtinas" ir kad bet kuris poveikis,mažesnis, nei PPP (ADI) yra "priimtinas" ar "saugus" . Praktiškai daugelis (taip pat ir rizikos valdytojai –balstybės tarnautojai) žiūri į PPD (ADI) kaip į "priimtiną" poveikio lygmenį, ir tuo pačiu į kiekvieną poveikį,kuris yra didesnis už PPP (ADI) kaip į "nepriimtiną”. Šis griežtas atskyrimas tarp "priimtino" ir "nepriimtino"yra priešingas požiūriui daugelio toksikologų, kurie tipiškai interpretuoja PPP kaip santykiškai grubiąskaitmeninę išraišką (grubų įvertinimo būdą) chroniško poveikio lygmens, kuris galimai ir nesukeltų neigiamųefektų žmonėse. Šis PPP (ADI) dydis yra bendrai rizikos vertintojų yra vertinamas kaip "švelnus" vertinimobūdas, kurio ryšys su neapibrėžtumu siejasi eilės (10-kartiniais) dydžiais. Tai reikštų, kad loginėse ribose, kaipoveikiai, didesni už PPP (ADI), yra susiję su neigiamų efektų tikimybės padidėjimu, tikimybė nėra neabejotinasfaktas (yra abejotinas fakatas).2) Perdaug siauras koncentravimasis NNEL (NOAEL) reiškia, kad informacija apie tion dozės-efekto (atsako)kreivės formą (artėjančios į nulį asimptotinės kreivės dalies formą), yra ignoruojami. Tokie kreivės formąliudijantys eksperimentiniai duomenys gali būti svarbūs, apskaičiuojant nagrinėjamus lygius, reikalingusvisuomenės saugumui užtikrinti.3) Išaugant mokslinėms žinioms ir tampant žinomai pirminių efektų (pavyzdžiui, fermentų indukcijos)koreliacijai su toksiškumu, kyla klausimas apie atrinkimą tinkamų (pirminių) “neigiamų efektų”. Keletas efektųgrupių (galutinių analizės taškų) iliustruota paveikslėlyje 2.[“Saugumo faktoriaus” termino naudojimas. “Saugumo faktoriaus” terminas atrodo leidžia manyti, kad tai, kas juo aprašoma, yraabsoliučiai saugu (nėra rizikos). Nors yra konceptualinis pagrindas tikėti, kad egzistuoja slenkstis ir “absoliutus saugumas”, susiję sutam tikrais cheminiais junginiais, pagrindiniais atvejais tvirta eksperimentinė bazė šiai prielaidai neegzistuoja.]11.4.3. Referentinės dozės, RfD, apskaičiavimas (“Nauja” metodologija)Dabartinė metodologija numato tokią RfD DT kuri būtų lygmuo, virš kurio nėra jokiotoksiškumo organizmo vystymuisi (developmental toxicity).Referentinės dozės (RfD) ir Neapibrėžtumo faktoriaus, NF, (UF) koncepcija buvo išvystytaRfD darbo grupės, atsakant į daugybę problemų, susijusių su PPP ir SF (ADI ir SF - angliškai)panaudojimu. RfD yra žyminčioji dozė, išvesta iš NNEL, pritaikant Neapibrėžtumo faktorius, NFs,kurių vertė yra eilės (10-kartinio) dydžio ir kurie atspindi įvairias duomenų eiles, naudojamasapskaičiuori RfD. Pavyzdžiui, galiojančių chroniškų eksperimentų su gyvūnais NNEL (NOAEL –angliškai) vertė yra paprastai padalinama iš NF 100. Papildomai kartais vartojamas modifikuojantis

24faktorius (MF), kuris pagrįstas profesionaliu sprendimu apie turimą duomenų seką.Šie faktoriai buvopristatyti aukščiau šiame puslapyje. Taigi, RfD yra nustatoma, pasinaudojant sekančia lygtimi:RfD = NNEL / (NF x MF)arba RfD = NOAEL / (UF x MF) - angliškaiŠi RfD apskaičiavimo formulė yra funkcinis ekvivalentas Leistino Paros Patekimo (ADI).Bendrai RfD yra žmonių populiacijos (apimant ir jautrias grupes) paros poveikio vertinamasis dydis(su, matomai, eilės dydžio neapibrėžtumu), kuris nurodytų gyvenimą be jokios neigiamų efektųrizikos per visą gyvenimo laiką. RfD bendrai yra išreiškiama vienetais milligramų kilogramui kūnosvorio per parą (mg/kg/parai).RfD yra naudinga kaip referencinis taškas, nuo kurio matuojamas potencialus cheminėsmedžiagos efektas ar kitos dozės. Paprastai dozės, mažesnės už RfD nėra susiję su neigiama sveikatosrizika, ir tuo pačiu neturi reguliacinės svarbos. Kai poveikio, viršijančio RfD, dažnis ar dydis didėja,didėja ir neigiamų efektų žmonių populiacijai tikimybė. Tačiau neturėtų būti kategoriškai padaromaišvada, kad visos dozės, žemesnės už RfD yra “priimtinos” ar (nesukeltų rizikos) ir kad visos dozės,viršijančios RfD, yra “nepriimtinos” (t.y. sukels neigiamus efektus).JAV EPA stengėsi kiek įmanoma standartizuoti RfD nustatymo metodologiją. Aukštas/didelispatikimumas yra visuomet tų RfD reikšmių, kurios pagrįstos duomenimis, gautais iš žmonių poveikioatvejų/tyrimų analizės, kadangi tais atvejais išvengta tarprūšinės ekstrapoliacijos problemos. Žemas/nedidelis RfD patikimumas parodo, kad sprendimai, jog duomenys, paremiantys RfD gali būti ribotoskokybės ir/arba kiekybės, ir, kad papildoma informacija gali sukelti RfD reikšmės pakeitimus.Neapibrėžtumo faktorių ir Modifikuojančių faktorių naudojimoReferencinių Dozių skaičiavimui rekomendacijosStandartiniai Neapibrėžtumo Faktoriai (NF)Siūloma naudoti 10-kartinį faktorių, ekstrapoliuodami iš galiojančių eksperimentų rezultatų,gautų ilgalaikio poveikio tyrimų su sveikais žmonėmis. Šis faktorius apskaičiuotų (įvertintų) jautrumoskirtumus, stebimus tarp skirtingų žmonių populiacijos narių, ir nurodomas, kaip “10H".Siūloma naudoti 10-kartinį faktorių, ekstrapoliuodami iš galiojančių eksperimentų rezultatų,gautų ilgalaikio poveikio tyrimų su gyvūnais, kai eksperimentai ar jų rezultatai poveikio žmogui nėražinomi. Šis faktorius apskaičiuotų (įvertintų) neapibrėžtumą, būdingą duomenų, gautų dirbant sugyvūnais, ekstrapoliacijai žmonėms, ir nurodomas, kaip “10A".Siūloma naudoti papildomą 10-kartinį faktorių, ekstrapoliuodami iš trumpesnių, nei chroniškieksperimentai su gyvūnais, jei nėra naudingų ilgalaikio eksperimento su žmonėmis duomenų. Šisfaktorius apskaičiuotų (įvertintų) neapibrėžtumą, kylantį iš ekstrapoliacijos trumpalaikio bandymoNNEL (NOAEL) į chroniškų bandymų NNEL (NOAEL), ir yra nurodomas, kaip “10S".Siūloma naudoti papildomą 10-kartinį faktorių, išvesdami RfD iš MSNEL vietoje iš NNELŠis faktorius įvertintų ekstrapoliaciją iš MSNEL į NNEL ir yra nurodomas, kaip “10L".Modifikuojantis Faktorius, MF:Siūloma naudoti profesionalų sprendimą, apibrėždami MF, kuris yra papildomasneapibrėžtumo faktorius, didesnis už nulį ir mažesnis nei arba lygus 10. MF dydis priklauso nuotyrimų ar duomenų bazės profesionalaus vertinimo mokslinio neapibrėžtumo požiūriu, t.y. ar visaduomenų bazė bei testuotų rūšių skaičius yra pilni. Nesant šių trūkumų, MF dydis yra 1.*Source: Adapted from Dourson and Stara, 1983Lentelė 6.3. Hipotetiniai duomenys, skirti Rferencinės Dozės koncepcijos iliustracijaiDozė (lygmuo),mg/kg per parąStebėjimasEfektas0 Kontrolė – jokių neigiamų efektų nepastebėta ------

251Jokių statistiškai ar biologiškai žymių skirtumų tarppaveiktų ir kontrolinių gyvūnų5Kūno svorio didėjimo 2 % sumažėjimas* (nėralaikomas biologiškai svarbiu); padidėjęs kepenųsvorio su kūno svoriu santykis; histopatologiškaineatskiriamas nuo kontrolės; padidėjęs kepenųfermentų kiekis (lygmuo)25Kūno svorio didėjimo 20 % sumažėjimas*; padidėjęskepenų svorio su kūno svoriu santykis;Padidėję riebios kepenys su vakuolių dariniais;padidėjęs kepenų fermentų kiekis (lygmuo)* - Stataistiškai patikimai skiriasi nuo kontrolėsNEL (NOEL)NNEL (NOAEL)MSNEL (LOAEL)1. NNEL (NOAEL) panaudojimas RfD apskaičiavimuiKadangi tyrimai yra atlikti tik su gyvūnais ir tik sub-chroniško testo trukmės,NF = 10H x 10A x 10S = 1000 (pagal Lentelę 1)(UF = 10H x 10A x 10S = 1000 (Table 1)).Be to, yra galimas subjektyvus pritaikymas – modifikuojantis faktorius (MF), besiremiantisdideliu skaičiumi ištirtų gyvūnų (250) atskirose dozės grupėse, todėl:MF = 0.8.Šie faktoriai tada duoda NF x MF = 800, tuo atveju referentinė dozė bus lygi:RfD = NNEL/(NF x MF) = 5/800 = 0.006 (mg/kg/day). (RfD = NOAEL/(UF x MF))Atsakas(Efekto dydis)Referentinė DozėSvarbios ekstrapoliacijos (NF):Iš “vidurkinio” žmogaus jautriam žmogui =10Iš gyvūnų žmogui = nuo 3 iki 10Iš subchroninio eksperimento į chronišką = 10(UF)NF x MFMSNEL(LOAEL)RfDNEL(NOAEL)Pav. 11.15. Referentinės dozės, RfD, nustatymasDozė (mg/kg/parai)2. MSNEL (LOAEL) panaudojimas RfD apskaičiavimuiJei NNEL (NOAEL) yra nežinomas, ir jei 25 mg/kg/per parą buvo nustatyta mažiausia iš testuotųdozių, kuri iššaukė neigiamus efektus, tai:

26NF = 10H x 10A x 10S x 10L = 10,000 (Lentelė 1).(UF = 10H x 10A x 10S x 10L = 10,000 (Table 1))Using again the subjective adjustment of MF = 0.8, one obtainsRfD = LOAEL/(UF x MF) = 25/8000 = 0.003 (mg/kg/day).Rizikos Charakterizavimo nagrinėjimasTarkime, kad paskaičiuota poveikio dozė, PPD (Estimated Exposure Dose, EED – angliškai)žmonėms, paveiktiems cheminio junginio pagal pasiūlyta vartojimo būdą, buvo 0,01 mg/kg/per parą(t.y., PPD yra didesnė, negu RfD). Alternatyviai peržiūrėta Poveikio Riba, PR, (Margin of Exposure,MOE - angliškai) yra:PR= NNEL/PPD = 5 (mg/kg/parai) / 0.01 (mg/kg/parai) = 500.[MOE = NOAEL/EED = 5 (mg/kg/day) / 0.01 (mg/kg/day) = 500].------------------------------------------------------ o -------------------------------------------------------Kadangi PPD (Paskaičiuota poveikio dozė) viršija RfD (Referentinę dozę) ir PR (poveikio riba) yramažesnė, negu sandauga NF x MF (Neapibrėžtumo faktoriaus iš Modifikuojančio faktoriaus), tairizikos vertinimo sprendėjas turi rūpestingai peržiūrėti (tikrinti) duomenų eilę, prielaidas tiekReferentinei dozei, tiek ir poveikio paskaičiavimui, bei rizikos vertintojų komentarus. Papildomai(netgi daugiau), rizikos vertinimo sprendėjas turi pasverti naudą, susijusią su konkrečiu atveju, beikitus, ne rizikos faktorius, priimdamasAtsakas(Efektodydis)Svorio didėjimosumažėjimasKepenųpažeidimasNF x MFRfDEL(NOEL)NNEL(NOAEL)Dozė (mg/kg/parai)Pav. 11.16. Skirtingų efektų pasireiškimo skirtingose dozėse pavyzdysVerta prisiminti, kad cheminėms medžiagoms, kurios yra vaistai, vertinamas naudingasis jųparametras – terapinis (terapeutinis) indeksas, TI, kuris susieja farmakologiškai efektyvią dozę sutoksine ar letalia doze:

27Terapeutinis Indeksas (TI) = TD 50 / ED 50 arba TI = LD 50 / ED 50Terapeutinis indeksas duoda tam tikrą pažymėjimą apie naudojamo junginio saugumą, kadangi kuodidesnis santykis, tuo didesnis santykinis vaisto saugumas.11.5. JAV EPA Duomenų bazė IRIS – Integrated Risk Information System beikitos toksikologinės duomenų bazėsŠioje bazėje sukaupta Medicininėje toksikologijoje nagrinėjamų toksinių chaminių medžiagų(tirpiklių, pesticidų, paviršiaus aktyvių medžiagų, kitų pramoninio vartojimo medžiagų, farmacijospramonės produktų ir t.t.) efektų duomenys iš eksperimentinių mokslinių ir JAV EPA užsakomųjųdarbų. Duomenys atspindi visus eksperimentus, atliktus su medicininėje toksikologijojerekomenduojamais gyvūnais toksinių medžiagų testavimui. Tai tokie dydžiai, apibūdinantys cheminėsmedžiagos toksiškumą, kaip LD50, LC50 - inhaliacijai, LOAEL, LOAEC ir t.t. Svarbiausiasduomuo kurį galima rasti, specialiai negaištant laiko skaičiavimams yra Referentinė dozė –RfD. Duomenų bazės Internetinis adresas: http://www.epa.gov/iris/rfd.htmKitos Medicininės toksikologijos duomenų bazės:IRPTC – International Register of Potentially Toxic Chemicals – Pasaulinės Sveikatos Organizacijos– WHO duomenų bazė, Ženevoje. Jos senesnę versiją turi Lietuvos Republikinis Higienos Centras. Šibazė taip pat turi nagrinėjamų cheminių medžiagų fizikinių ir cheminių savybių bei ekotoksikologinių– aplinkos toksikologijos duomenų atskirus skyrius.GenTox – Genotoksinių duomenų bazė priklausanti IARC – International Agency of Research onCancer.TOXNET – iš Pub Med (http://toxnet.nlm.nih.gov/ ) Internetinio puslapio prieinamas cheminiųmedžiagų toksiškumo bazių integruotas tinklas. Juo paieška pati greičiausia, kadangi su raktiniaisžodžiais atliekama daugybinė paieška vienu metu ir rezultatai pateikiami iš visų šio tinklo duomenųbazių.TOXNET apima:HSDB - Hazardous Substances Database;IRIS - Integrated Risk Information SystemITER - International Toxicity Estimates for RiskGENE-TOX - Genetic Toxicology (Mutagenicity)CCRIS - Chemical Carcinogenicity Research Info SystemMulti-Databases – search together on: HSDB, IRIS, ITER, GENE-TOX, CCRISTOXLINE – Toxicology Bibliographic InformationDART/ETIC – Developmental and Reproductive ToxicologyTRI - Toxic Release InventoryChemIDplus – Chemical Synonims, Structures and more11.6. Ekstrapoliacijos hipotezės ir/ar modeliai (tolygios, slenkstinės), bei hormezėsreiškinys toksikologijoje11.6.1. Hormezės reiškinysHormezė – tai organizmo matuojamų funkcijų aktyvinimas (suaktyvėjimas) mažos toksinių medžiagųkoncentracijos ar mažų reikšmių/dydžių fizikinio faktoriaus poveikyje. Tai stebima fiziologinių,biocheminių, molekulinių procesų lygmenyje dirbant atitinkamais metodais. Taigi, ekstrapoliacija įmažų dozių sritį (“ribinę dozę”) turi nemažai problemų - “vilkduobių”.

28Tradicinė (klasikinė) metodologijaRealios eksperimentinės vilkduobėsDozės/Atsako teorinio aprašymo esmė: Stebimų efektų esmė :TOKSIŠKUMO SUMAŽĖJIMAS IKI 0PADIDĖJIMAS TEIGIAMŲ, NETOK-MAŽĖJANT DOZEI, t.y. MAŽOSE DO-SINIŲ EFFEKTŲ, ESANT MAŽOMSZĖSE AR KONCENTRACIJOSEDOZĖMSToksiškumas (LD 50 ) Toksiškumas (EC 50 )BMD Dozė DozėBMDLRibinė dozė (10% toksiškumo padidėjimas)Stimuliacija“Benchmark Dose limit” Reguliacinio metabolizmo efektai -Pav. 11.17. Ribinės dozės - BMDL išskaičiavimo problemaEkstrapoliacijai taikomi sekantysRealūs faktai gaunami, matuojantToksiškumo duomenys sėkmingai: toksiškumą atskiroms organizmo funkcijoms:1. Vienas Integralus (visam organizmui) 1. Kai matuojami dydžiai vienam specifiniam galutiniamgalutinis taškas: LD 50 , LC 50 , AD 50 ortaškui IC 50 , EC 50 gauti, mažose cheminio junginio ar mišiniųNOAEC, LOAEC koncentracijose stebimi funkcijos skatinimo (hormezės )(RfD skaičiuojama, taikant UF)efektai2. Hormezės efeklai kancerogeniškumo tyrimuoseEfektai radiacinėje Biologijoje/Toksikologijoje2.MAC, Maksimaliai priimtina koncent-3. 15 metų senumo paslaptys herbicidus ir trąšasracija kaip geometrinis vidurkis LOAEC gaminančiose kompanijose: trąšos, dedamair NOAEL – ar jis saugi?0.3 – 0.16 % herbicidų derliaus padidinimui3. Ribinės dozės (Benchmark dose) BMD (10%efekto padidėjimo virš kontrolės) skaičiavimas. 4. Mišiniai kosmetikoje ir gydomieji kremaiBMDL panaudojimas vietoje NOAEL4. Ekstrapoliacijai į nulį penki skirtingi atsako Molekulinio kilmės priežastys:tipai/būdai siūlomi medicininėje toksikolo- 1) mišinio komponentų laidumo ir skvarbumo išdidinimasgijoje, bet nei vienas jų neatspindisusijęs su faziniais perėjimais ir alosteriniais efektaishormezės efekto.bei fermentų ar receptorių aktyvavimu2) Organizmo ar audinio redukcijos laipsnis (redoks būvis).11.6.2. Skaičiavimų duomenys poveikio vertinimui: skaičiavimai ir dydžiaiPoveikio vertinimas - Exposure Assessment – angliškai.Paskaičiuota poveikio dozė, PPD (Estimated Exposure Dose, EED – angliškai. Trečia Rizikosvertinimo proceso pakopa nukreipta į poveikio charakterizavimą (U.S. EPA, 1987). Poveikiovertinimas įjungia poveikį patyrusių visuomenės grupių (populiacijų) dydžio ir prigimtiesnagrinėjimą bei analizę poveikio dydžio, dažnio bei trukmės ir poveikio kelių.1. Patekimo greitis, PG, (Intake Rate, IR, - angliškai) yra vidurkinis dydis, paskaičiuotas faktiškopoveikio dienoms bei 365 dienoms metuose.

29PG (IR): Geriamo vandens - Litrai/per parą,Geriamo vandens patekimas (vidurkis) = 1.4 L/per parą.90 toji promilė (90 th percentile- angl.) = 2.0 L/parai (standartinis dydis/faktorius)PG (IR): Rekreacinėse vietose (mėgėjiškos žūklės metu) pagautai žuviai:50 toji promilė (50 th percentile- angl.) = 30. g/parai90 toji promilė (90 th percentile- angl.) = 140 g/paraiPG (IR) visai (iš įvairių šaltinių) žuviai:Vidurkis asmeniui – 6.5 g.paraiVidurkis tiems, kurie “daugiausiai” valgo žuvį - 14.3 g/parai.PG (IR): Dirvožemio (sąlytis vaikystėje) gramais/per parą50 toji promilė (50 th percentile- angl.) = 0.2. gramai/paraiDidelio patekimo = 0.8. gramai/paraiPG (IR): Inhaliacinis (kvėpavimo) vidurkis poveikio faktoriui išskaičiuoti:Suaugusiems: Ramybės būsenoje – 0,5 m 3 /val.; aktyvumo būsenoje – 2,1 m 3 /val.Vaikams (imtinai iki 6 metų): Ramybės būsenoje – 0,4 m 3 /val.; aktyvumo būsenoje – 2,0 m 3 /val.Kai aktyvumo paveikslas nėra žinomas: imamas maksimalus kvėpavimo vidurkis -20 m 3 /val.Koncentrcija, naudojama apskaičiavimuose turi atitikti buvusią poveikio trukmės perijodu (metu).Inhaliacijos (kvėpavimo) greitis (PG, arba IR-angliškai) turi būti suderinamas /atitikti poveikio(ekspozicijos) trukmę.Chroniškam inhaliaciniam poveikiui apskaičiuoti naudojami koncentracijų vidurkiai.Pavienio, didelio(-ių) efekto(-ų) poveikio apskaičiavimui naudojama didžiausia koncentracija.2. Poveikio trukmė, PT (Exposure duration, ED, - angliškai): Subchroniškiems /Chroniškiemsefektams = Skaičius įvykių ar parų/iš parų per vidutinę gyvenimo trukmę arba 365 parų/ permetus x iš metų/gyvenime.3. Vidurkinis laikas, VL, (Averiging Time, AT, - angliškai) [turi būti reiškiamas tais pačiaisvienetais, kaip ir Poveikio trukmė, PT]Ūminiams efektams: VL = 1 paraVėžiniams: VL = 70 metųNekancerogeniniams chroniškiems efektams: VL = PT (AT= ED – angliškai).4. Kūno svoris: vidutinis suaugusiojo (18-75 metų) kūno svoris: 70 kgVyrų = 78,1 kg;Moterų = 65,4 kg5. Kokybės kontrolės aptarimas: nedetektuojamų aparatūra dydžių apdorojimasskaičiavimams. Tai taikoma paprastai individualių cheminių medžiagų labai mažoms, ribinėms(artimoms NNEL arba NOAEL-angliškai) koncentracijoms ir jų nustatmo patikimumui vertinti.Dažniausiai tai liečia interpretaciją duomenų, gautų skirtingais detektoriais (UV, FL, Diode Array,MS) Aukšto slėgio (greito atlikimo) chromatografija – HPLC, bei dujine chromatografija, naudojantFID, TCD, NPD, FPD, ECD, MS (MSD) skirtingo jautrumo (detekcijos ribos) detektorius.Paprastas pakeitimas:ND (nedetektuojamas) = DL (detekcijos ribai, Detection Limit, DL, - angliškai)ND = DL/2;ND = DL/kvadratinė šaknis iš 2;ND = 0.

30Lentelė 11.4. Linijinio atsako intervalo įvairiuose detektoriuose bei detekcijos ribosDetektoriaus pavadinimas Selektyvumas Detekcijos riba Linijinis dinaminisintervalas (dynamicLiepsnos jonizacinis detektorius beveik universalus žemų pikogramų 10 7Flame ionization (FID)Terminio laidumo detektorius universalusnuo didelių nanogram 10 6Thermal conductivity (TCD)iki microgramųMasių Spektrometrijos ar universalusnuo piko-iki10 5Masių Selektyvumo detektoriusMass selective detector (MSD)nanogramųAzoto-fosforo detektorius N, P,≈ 1 pikogramo 10 4Nitrogen-phosphorus (NPD) heteroatomamsElektronų gaudyklės detektorius halogenams,piko-femtogramų 10 4Electron Capture (ECD)nitratamsLiepsnos Fotometrinis P ir S žemų pikogramų 10 3 - 10 4detektoriusFlame Photometric (FPD)MSD pilnos skalės jautrumas yra ≈ 1 ng. Atliekant atskirų (selektyvų) jonų matavimą, šis intervalas sumažėja iki mažų-jųpikogramų reikšmių. ECD jautrumas priklauso nuo skaičiaus ir tipo pakliuvusių į detektorių (esančių detektoriuje)halogenų atomų. Junginių derivatization su reagentais, turinčiais penkis ir daugiau fluoro atomus atsilygina elektronųgaudyklės detektavimui tiek selektyvumu ir puikiu jautrumu.From: Methods in Chemical Ecology. Vol. 1. Chemical Methods. Millar J.G. & Haynes K.F. (Eds.) Chapman andHall, New York, 1998, 390 pages (p. 111).11.7. Bendriausias ūminio toksiškumo apibūdinimas, skirtas visuomenei,užtikrinant teisingą toksikologinį cheminių medžiagų atpažinimą pramonėjeir rinkoje.Europos Sąjungos Cheminių medžiagų klasifikavimo, pakavimo ir žymėjimo Direktyvoje [1] yrapristatomi trys pagrindiniai toksiškumo lygmenys, dažniausiai PAGRĮSTI ŪMINIO TOKSIŠKUMOtestų duomenimis. Jie yra kategorinio tipo ir yra skirstomi sekančiai :Dozė Kategorija Rizikos Frazė (Viena ir/ar kombinuota)range)Mažiau negu 25 mg/kg LABAI TOKSIŠKA R28, R26/27/28, R26/28, R27/28Nuo 25 iki 200 mg/kg TOKSIŠKA R25, R23/24/25, R23/25, R24/25Nuo 200 iki 2000 mg/kg ŽALINGA R22, R20/21/22, R21/22, R20/22RIZIKOS FRAZĖS:R22 – Žalinga jei nurijama, R20/22 – Žalinga, jei įkvepiama ir nuryjama, R21/22 – Žalinga, jei yra kontakte suoda ir jei nuryjama, R20/21/22 – Žalinga, jei įkvepiama, jei būna kontakte su oda ir jei nuryjama.R25 – Toksiška jei nuryjama, R23/25 - Toksiška jei įkvepiama, ir jei nuryjama, R24/25 – Toksiška, jei yrakontakte su oda ir jei nuryjama, R23/24/25 – Toksiška, jei įkvepiama, jei būna kontakte su oda ir jei nuryjama.R28 – Labai toksiška jei nuryjama, R26/28 – Labai toksiška, jei yra kontakte su oda ir jei nuryjama, R27/28 –Labai toksiška, jei būna kontakte su oda ir jei nuryjama, R26/27/28 – Labai toksiška, jei įkvepiama, jei būnakontakte su oda ir jei nuryjama.11.7.1.Europos Sąjungos Standartinių Toksiškumo testų rezultatų interpretacija

3111.7.1.1. Ūminio toksiškumo duomenų interpretacija Europos Sąjungos leidiniuoseLentelė 11.5. Cheminių medžiagų toksiškumo (rizikos) vertinimas pagal ūminio toksiškumo duomenis,gaunamus efektų sveikatai tyrimuose (peroralinio, inhaliacinio toksiškumo ir kiti tyrimai)(Official Journal of European Communities, 29. 12. 1992, No L383 A/107 - 162)Apibrėžimas Dozė RezultatasLABAI TOKSIŠKA 5 mg/kg Mažiau. nei 100 % išgyvenoTOKSIŠKA 5 mg/kg 100 % išgyveno su akivaizdaustoksiškumo efektaisLABAI TOKSIŠKA ar TOKSIŠKA 50 mg/kg Mažiau. nei 100 % išgyveno, reikalingatolesnė 5 mg/kg dozės analizėPAVOJINGA/ŽALINGA 50 mg/kg 100 % išgyveno su akivaizdaustoksiškumo efektaisTOKSIŠKA ar 500 mg/kg Mažiau. nei 100 % išgyveno, reikalingaPAVOJINGA/ŽALINGAtolesnė 50 mg/kg dozės analizėJOKIO AKIVAIZDAUS 500 mg/kg 100 % išgyveno su akivaizausŪMINIO TOKSIŠKUMOtoksiškumo efektais2 000 mg/kg 100 % išgyveno su ar be akivaizaustoksiškumo ženklaisTOLESNI TYRIMAI REIKALINGI ESANT10 (ar 4) KARTUS DIDESNĖMSDOZĖMS, JEIGU: esant 5 mg/kg 100 % išgyveno, ir jokių akivaizaustoksiškumo efektų nėra (50 mg/kgdozė turi būti testuojama)esant 50 mg/kgesant 500 mg/kgTOLESNI TYRIMAI REIKALINGI 4KARTUS DIDESNĖM DOZĖM, JEIGU: at 2 000 mg/kg100 % išguveno, ir jokių akivaizaustoksiškumo efektų nėra (500 mg/kgdozė turi būti testuojama)100 % išgyveno, ir jokių akivaizaustoksiškumo efektų nėra (2 000 mg/kgdozė turi būti testuojama)Mažiau, nei 100 % išgyveno(500 mg/kg dozė turi būti testuojama)11.7.1.2. Odos dirginimų ir erozinio poveikio vertinimas Europos Sąjungos leidiniuoseOdos dirginimas (skin irritation – angliškai) ir erozinis cheminių junginių poveikis vertinamas balais (skaitmeninėduomenų gradacija). Lentelėje 2 pateikiamas tokio vertinimo klasifikacijos pavyzdys. Vertinama pagal odosraudonumo (uždegimo) laipsnį (erythema –lot., angl.), šašo susiformavimo laipsnį ar pabrinkimo (patinimo),(oedema – lot., angliškai) laipsnį.Lentelė 11.6. Cheminių medžiagų toksiškumo (rizikos) vertinimas balais pagal tų medžiagųūminio toksiškumo duomenis efektų sveikatai testuose (odos dirginimo, t.t.)(Official Journal of European Communities, 29. 12. 1992, No L383 A/107 - 162)EfektasVertinimasJokio raudonumo…………………………………………………0

32Labai silpnas raudonumas (nežymiai pastebimas)…….…………1Gerai pastebimas raudonumas..………………………………….2Vidutinis ir stiprus raudonumas………………………………….3Labai stiprus raudonumas (erythema)(burokėlio raudonumas) ar šašo susiformavimas(gilūs sužeidimai) neleidžiantys vertinti raudonumo..…………...4Pabrinkimo (patinimo) formavimasisJokio pabrinkimo…………………………………………………0Labai silpnas pabrinimas (nežymiai pastebimas)…………………1Silpnas pabrinkimas (plotelio kraštai gerai apibrėžtigerai matomu pakilimu)………………………………………….2Vidutinis pabrinkimas (kraštai pakilę apytiksliai 1 mm)…...……3Stiprus pabrinkimas (kraštai pakilę daugiau nei 1 irIšplitę už cheminės medžiagos poveikio ploto) ..…………………411.7.2. Kitų valstybių bei tarptautinės cheminių medžiagų toksiškumo bei kancerogeniškumožmogui klasifikacinės sistemos11.7.2.1. Rusijos cheminių medžiagų toksiškumo žmogui klasifikacinė sistemaPalyginimui pateiksime kitų valstybių (pavyzdžiui Rusijos) cheminių medžiagų toksiškumo žmoguiklasifikacines sistemas. Atliekant medicinos (farmakologinius) cheminių medžiagų tyrimus, medžiagosbuvo priskiriamos atitinkamoms nuodingumo klasėms, sudarytoms pagal 1970 m. S. Zaugolnikovoklasifikaciją, kuria remiantis nustatyta [2]: 1) mirtina 50 proc. individų dozė, medianinė Mirtina (letali)dozė (MD 50 ), mg/kg; 2) medianinė Mirtina (letali) koncentracija, (MK 50 ), kurią sudaro cheminėsmedžiagos įsotinimo koncentracijos vandenyje dalys (ppm or mg/l).Taigi jos nustatytos tokio dydžio:I klasė; I grupė (visų nuodingiausia): MD 50 − mažiau nei 1; MK 50 − iki 0,003.II klasė; II grupė (ypač nuodinga): MD 50 − 1−50 ; MK 50 − nuo 0,003 iki 0,01.III klasė; III grupė (smarkiai nuodinga): MD 50 − 51−150 ; MK 50 − nuo 0,011 iki 0,03.III klasė; IV grupė ( nuodinga): MD 50 − 151−500 ; MK 50 − nuo 0,031 iki 0,10.IV klasė; V grupė (vidutiniškai nuodinga): MD 50 − 501−1500 ; MK 50 − nuo 0,11 iki 0,30.IV klasė; VI grupė (šiek tiek nuodinga): MD 50 − 1501−5000 ; MK 50 − nuo 0,31 iki 099.V klasė; VII grupė (tik įsotinimo koncentracija sukelia žūtį): MD 50 − 5001−15 000.VI klasė; VIII grupė (įsotinimo koncentracija nesukelia žūties): MD 50 daugiau kaip 15 000.Taigi, galime matyti, kad senoji Rusijos nuodingų žmonėms cheminių medžiagų klasifikacija buvo netplatesnė ir griežtesnė.11.7.2.2. Kancerogeniškumo duomenų interpretacija (kategorinis apibūdinimas)Tarptautinė Vėžio tyrimų agentūra dar 1996 metais yra pateikus klasifikacinę sistemą, kaip vertinticheminių medžiagų kancerogeniškumą žmogui. Sutrumpintai šio vertinimo principai pateikiami trečioje lentelėje.Lentelė 11.7. Cheminių medžiagų kancerogeniškumo hierarchinis vertinimas pagal chroniško kancerogeniškumotyrimų duomenis efektų sveikatai tyrimų srutyje [4,5] (Mc Clellan, 1998; IARC, 1996)KategorijaGrupė 1: Agentas (mišinys) yra kancerogeniškas žmonėms; poveikio aplinkybėsnurodo, kad poveikis šia medžiaga yraAkivaizdumasžmogui(a) Pakankamas(b) Mažiau, neipakankamasAkivaizdumas eksperimentiniųgyvūnų tyrimų duomenųJokio akivaizdumo su gyvūnais nereikia.Pa-kankamas ir stiprus akivaizdumas, kad paveiktuosešia medžiaga žmonėse (ar gyvūnuo-

33kancerogeniškas žmonėmsGrupė 2a: Agentas (mišinys) yratikėtinai (matomai), (probably –angliškai) kance-rogeniškas žmonėms;poveikio aplinkybės nurodo, kad poveikisšia medžiaga yra tikėtinai kancerogeniškasžmonėmsGrupė 2b: Agentas (mišinys) yratikėtinai (matomai), (probably –angliškai) kance-rogeniškas žmonėms;poveikio aplinkybės nurodo, kad poveikisšia medžiaga yra tikėtinai kancerogeniškasžmonėmsGrupė 3: Agentas (mišinys) ar poveikioaplinkybės nėra klasifikuojami pagal kancerogeniškumą.(a) ribotas ar jokio;(b) ribotas;© neatitinkantis(a) ribotas;(b)neatitinkantis;© neatitinkantis(a) neatitinkantis;(b) neatitinkantisGrupė 4: Agentas (mišinys) ar poveikio (a) kancerogeniškumotrūkumas;aplinkybės tikėtina, kad nėra kancerogeniškižmonėms.(b) neatitinkantisse) agentas (ar mišinys) veikia atitinkamaiskancerogeniškumo mechanizmais.Pakankamas. Pakankamas ir stiprus akivaizdumas,kad kancerogeniškumas vykstatokiais mechanizmais, kurie veikia iržmonėseMažiau, nei pakankamas.Pakankamas.Ribotas kartu su pareminačiu akivaizdumuduomenimis iš kitų tinkamų duomenųNeatitinkantis ar ribotas. Pakankamas irstiprus, kad kancerogeniškumo mechanizmaseksperimentiniuose gyvūnuose neveikiažmonėseKancerogeniškumo trūkumas pagal esminiusir stipriai paremtus plataus spektrotinkamus duomenis.JAV Aplinkos apsaugos agentūra yra pasiūliusi savo kancerogeniškumo vertinimo schemą, kuri yra labiaulaipsniška arba detalesnė (žiūrėti lentelę 11.8).Lentelė 11.8. JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) vėžio susirgimų kategorizavimo schema [6] (USEPA, 1986)Kancerogeniškumo gyvūnams akivaizdumasPoveikio Pakankamas Ribotas Neatitinkantis Jokių Jokiožmonėms duomenų akivaizdumoakivaizdumas1. Pakankamas A a A A A A2. Ribotas B1 b B1 B1 B1 B12. Neatitinkantis B2 C c D d D D3. Jokių duomenų B2 C D D E e4. Jokio akivaizdumo B2 C D D E ea Grupė A: Kancerogenas žmonėms.b Grupė B: Tikėtinas (statistiškai) kancerogenas žmonėms.B1: Riboto kancerogeninio poveikio žmonėms akivaizdumo iš epidemiologinių tyrimųB2: Neatitinkančio akivaizdumo kancerogeninio poveikio žmonėms, bet teigiamųkancerogeniškumo rezultatų gyvūnų testuose.c Grupė C: Galimas kancerogenas žmonėmsdGrupė D: Neklasifikuojamas kaip kancerogenas žmonėmse Grupė E: Nekancerogeniškumo žmonėms akivaizdumasLiteratūra1. Rand G. M., Petrocelli S. R. Fundamentals of Aquatic Toxicology. Methods and Applications.New York: Hemisphere Publ. Corp., 1985. 584 p

2. WHO (World Health Organization). IPCS (International Programme on Chemical Safety). IOMC (Inter-Organization Programme for the Sound Management of Chemicals). Chemical Safety. Fundamentals ofApplied Toxicology. Training Module No. 1. The Nature of Chemical Hazards. The Second (Revised) Edition.1997, p. 29, (258 pages).3. Methods for the Determination of Toxicity. (Part B). Official Journal of European Communities, 29. 12. 1992,No L383, A/107 – 162 (pages).4. Surface-Active Substances. The Handbook. (A.A.Abramson, G. M. Gaevskij, Eds.). Khimija (Chemistry),Leningrad (Sankt-Petersburg), 1979, 376 pages (Cover translation)5. Mc Clellan, Roger O. Risk Assessment. Chapter127, p. 1691-1708. In: Rom W.N. (Ed.) Environmental andOccupational Medicine. Third Eddition. Lippincott – Raven Publ., Philadelphia, 1998, 1880 pages.6. International Agency of Research on Cancer (IARC). Printing processes and printing inks, carbon black andsome nitro compounds. [IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, vol. 65]. Lyon,France, IARC, 1996.7. US Environmental Protectiona Agency (EPA). Guidelines for carcinogen risk assessment. Fed.Reg. 1986; vol.51. p. 33992-34003.8. U.S. EPA, 1989. Exposure Factors Handbook9. http://www.epa.gov/iris/rfd.htm10. Pautenbach D. J. The Practice of Exposure Assessment. Chapter 9. p. 387 – 448. In: Hayes A.W. (Ed.)Principles and Methods of Toxicology. Fourth Edition. Taylor and Francis, London, 2001, 1887 pages11. Kofi-Asante-Duah. Risk Assessment in Environmental Management. A Guide for Managing ChemicalContamination Problems. John Wiley & Sons, Chichester, 1998, 515 pages.12. Environmental Health Criteria 70. Principles for the Safety Assessment of Food Additives andContaminants in Food. World Health Organization Geneva, 198713. Wallace Hayes (Ed.) Principles and Methods of Toxicology. Taylor and Francis.London. 2001, 1887 pages14. Davidson K. L., Bakke J. E., Larsen G. L. // Xenobiotica, 1990, vol. 30, p. 375-383.15. Casarett and Doull’s Toxicology. The Basic Science of Poisons. 3rd edition / editors C. D. Klaasen, M. O.Amdur, J. Doull. New York: Macmillan Publishing Company, 1986. p. 582- 635.34