Pharmakologie und Toxikologie 2

Pharmakologie und Toxikologie 2, 4. Semester Biotechnologie ZHAW Wädenswil. Bei Fragen oder Korrekturen an silvannessler@gmail.com

Pharmakologie und Toxikologie 2, 4. Semester Biotechnologie ZHAW Wädenswil. Bei Fragen oder Korrekturen an silvannessler@gmail.com


T. N.
Diese Lernkarten behandeln fortgeschrittene Themen der Pharmakologie und Toxikologie auf Universitätsniveau, mit Fokus auf die Wirkungen von Stoffen, deren Metabolismus in der Leber, und die Rolle von Xenobiotika. Sie eignen sich für Medizinstudierende, die sich mit der Biotransformation von Substanzen, der Toxizität von Drogen und der Bioakkumulation in der Umwelt auseinandersetzen möchten.
Karten
250
Lernende
3
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
01.03.2022 / 14.10.2023

Lernkarten

Womit beschäftigt sich die Toxikokinetik? Womit die Toxikodynamik?

Toxikokinetik: 

  • Was macht der Organismus mit einer Substanz?

Toxikodynamik: 

  • Was macht die Substanz mit dem Organismus?
  • Welche Wirkungen werden durch die Substanz im Körper verursacht?
  • Wie werden diese Wirkungen ausgelöst?

Wie verläuft eine Vergiftung von der Giftquelle bis hin zur toxischen Wirkung und aus welche Phasen gehören dazu?

Definiton Toxikodynamik 

Die Toxikodynamik ist die Lehre von der Beeinflussung biologischer Funktionen oder Strukturen durch toxische
Stoffe am Wirkort.

umfasst 

  • Art der Wirkung
  • Ort der Wirkung
  • Wirkungsstärke (Potenz)
  • Wirkungsmechanismus 

In welche drei Hauptarten lassen sich toxische Wirkungen unterscheiden?

  • Akute Wirkung / Chronische Wirkung
  • Lokale Wirkung / Systemische Wirkung
  • Reversible Wirkung / Irreversible Wirkung

--> Grenzen sind nicht absolut zu ziehen 
--> Paracelsus: Denn allein die Dosis macht, dass ein Gift kein Gift ist

Welche Kurven werden in der Pharmakokinetik untersucht? Welche in der Pharmakodynamik? 

 

Was sind Dosis-Wirkungskurven?

Quantitative Dosis-Wirkungs-(D/W-)-Beziehungen liefern den Zusammenhang zwischen der wirksamen Konzentration einer Substanz
und der Intensität oder Häufigkeit der untersuchten Wirkung.

--> Ableiten informativer Kennzahlen
zB ED50 bzw EC50, LD50, therapeutische Breite, maximale Wirkstärke (Potenz)

ED50 (mittlere Effektivdosis): Dosis oder Konz. bei der die Hälfte der Maximalwirkung erreicht wurde
LD50 (letale Dosis): Dosis bei der 50% der Versuchstiere sterben

Was ist die therapeutische Breite und wie wird sie bestimmt?

Ein Mass für die Sicherheit zwischen therapeutischer und toxischer Wirkung

therapeutischer Index (TI): LD50/ED50

Was kann man aus der Steilheit einer Dosis-Wirkungsbeziehung ablesen?

Aus der Steilheit der Dosis-Wirkungskurve kann man die Änderung der Wirkung bei einer
bestimmten Dosisänderung ablesen. 

Erwünscht sind möglichst flache Kurve --> höhere Dosierungsgenauigkeit (Dosiserhöhung erzielt kleine Wirkungssteigerung)

Wieso kann die Angabe der therapeutischen Breite bzw. des Index zu Fehlschlüssen führen? 

  • Der Quotient LD50/ED50 ist nicht immer aussagekräftig
    --> siehe Bild: egal welche Kombination der blauen Wirkungskurven mit roten Letalitätskurven (AC/BD oder AD/BC) der Index ergibt 1000, der Wirkstoff ist allerdings unterschiedlich gefährlich (Kurve A/C --> Maximalwirkung erreicht ohne Letalität, Kurve B/D --> bereits 20% der Tiere sterben bei minimalster Dosierung)
  • Möglichkeit der Nutzung von Alternativquotienten (zB ED75/LD25).
  • Sind die Kurvenverläufe allerdings nicht parallel, sind auch alternative Quotienten nicht aussagekräftig
    --> Wichtig ist es dann die Kurvenverläufe zu kennen 

Welche biochemischen Angriffspunkte toxischer Substanzen gibt es?

  • Interaktion mit Enzymen oder fktl. Proteinen (zB mit Na,K-ATPase)
  • Störung biochemischer Reaktionskaskaden (zB Störung Glykolyse, oxid. Phosphorylierung, Störung Proteinbiosynthese)
  • Interaktion mit DNA, RNA (zB Actinomycin D bei DNA, Amanitin bei RNA)
  • Störung Plasmamembranintegrität (zB Tenside, Peroxide)

In welche Hauptwirkungsmechanismen werden Xenobiotika unterschieden?

(Xenobiotika: nicht natürlich gebildete Stoffe, dem biologischen Stoffwechsel fremd)

  • Unspezfisiche Interaktionen mit dem Organismus/Zellbestandteilen (z.B. Radikale, reaktive Metabolite etc., müssen elektrophile, lipophile oder hydrophile Eigenschaften aufweisen)
  • Spezifische Interaktionen von Substanzen (Wirken an Rezeptoren, Enzymen etc.)

Mit welchem Angriffspunkten interagieren Xenobiotika?

Hauptangriffspunkte sind Rezeptoren! 

  • G-Proteingekoppelte Rezeptoren
  • Ionenkanäle
  • Enzymrezeptoren
  • Rezeptoren mit gekoppelter Enzymaktivität
  • Intrazelluläre Rezeptoren 

Welche zwei verschiedenen Arten von Acetylcholinrezeptoren gibt es? Auf welchen Arten kann ein Giftstoff diesen Rezeptor beeinflussen?

  • Nikotinerger Acetylcholinrezeptor (Angriffspunkt für Nikotin)
  • Muskarinerger Acetylcholinrezeptor (zuständig für die Kontraktion der glatten Muskulatur)

Beeinflussung der Acetylcholinrezeptoren über

  • Bindung an Rezeptor --> Antagonismus 
  • Abbau des Acetylcholin im synaptischen Spalt 
  • Blockierung des Enzyms Acetylcholinesterase (zuständig für die Hydrolyse von Acetylcholin) --> als Folge kommt es zur Überstimulierung

Wie kann ein Cyanid-Ion die mitochondriale Atmungskette hemmen?

Bindung an die Eisenionen in Proteinkomplex 4
--> Sauerstoff kann nicht reduziert werden 
--> Hypoxie und Erstickung

(Beispiel für eine Hemmung von Enymen über ein Giftstoff)

Wie kann ein Fremdstoff mit dem Zytokselett interagieren?

Ein Beispiel ist Colchicin (Hauptalkaloid der Herbstzeitlosen (Wiesensafran))
--> bindet an Mikrotubuli, blockiert somit den Aufbau des Spindelapparates 

Welche Art von Verbindungen gehen unspezifische toxische Wirkungen mit Zellbestandteilen ein? Mit was gehen diese eine Wechselwirkung ein? Welche Voraussetzung müssen diese aufweisen?

Art von Verbindungen: Reaktive Verbindungen zB freie Radikale, reaktive Metaboliten, durch UV Licht aktivierte Substanzen 

Wechselwirkung mit: zellulären Makromolekülen zB Nukleinsäuren, Proteine

Voraussetzung: elektrohil, lipophil, hydrophil 

Wie äussert sich die Wirkung von spezifischen oder unspezifischen Xenobiotika meistens?

Auf zellulärer Ebene sind toxische (spezifische und unspezifische) Wirkungen häufig als Hemmung der Zellproliferation erkennbar --> praktisch alle Gifte zeigen diese Hemmwirkung ab einer bestimmten Konzentration

Über welche 3 Arten kann die Hemmung der Zellproliferation zustande kommen?

1.) Störung Zellreifung/Zelldifferenzierung (zB Die Reifung und Differenzierung von Knochenmarkzellen)

2.) Hemmung Zelladhäsion und Zellaggregation (zB Stören von Zell-Zell Interaktionen mit Komplexbildnern wie EDTA  --> binden Ca2+-Ionen, relevant für Zellinteraktionen)

3.) Hemmung Signalübertragung (Hemmen von Second messenger Systemen, welche die Signaltransduktionskaskade steuern) 

Wie steht die These von Paracelsus mit der modernen Giftdefinition in Verbindung?

Paracelsus definiert, dass jeder Stoff ein Gift ist und es deshalb nur auf die Dosis des entsprechenden Gifts ankommt, ob sich eine toxische Wirkung entfalten kann. Nach der moderenen Definition eines Giftes sind nur Stoffe, die bei einer geringen Dosis eine toxische Wirkung entfalten ein Gift.

Wie wird die Gefährlichkeit eines Stoffes bestimmt?

Versuchstieren werden die jeweiligen Stoffe verabreicht und damit der LD50 Wert bestimmt. Der LD50 Wert sagt aus, bei welcher Dosis die Hälfte der Versuchstiere innerhalb von 14 Tagen stirbt.

Dabei werden verschiedene Resorptionsraten unterschieden (Oral, Dermal, als Aerosol)

Welche Stoffeigenschaften von Giften machen sie besonders toxisch?

Lipophile Stoffe haben generell eine hohe toxizität weil sie schnell über die Haut aufgenommen werden können.

Was besagt die Habersche Regel?

Die Habersche Regel definiert, dass die Wirkung eines Stoffes dem Produkt aus Konzentration und Einwirkzeit entspricht. Das heisst, dass bei einer halb so hohen Konzentration die Expositionsdauer doppelt so lang sein muss, um die gleiche Wirkung zu erlangen.

Unter einer Schwellenkonzentration (nur bei gewissen Stoffen vorhanden) kann keine Giftwirkung mehr erlangt werden.

Wofür steht NOEL (+Erklärung)?

NOEL steht für No Observed Effect Level. Er besagt bei welcher Konzentration keine Gefährdung auftritt?

Welche Arten von Toxizität in Bezug auf die Expositionsdauer werden unterschieden?

  • Akute Toxizität
    • kurz nach Verabreichung
  • Subakute Toxizität
    • nach wiederholter Applikation <28 Tage
  • Subchronische Toxizität
    • Exposition von 1-3 Monaten
  • Chronische Toxizität
    • Exposition >3 Monate

Welche drei Faktoren spielen eine Rolle für die Gefährlichkeit eines Stoffes?

  • Dosis
  • Einwirkzeit
  • exponierte Spezies (Affe, Maus, Elefant etc.)

Beschreiben Sie einen Mechanismus einer Resistenzbildung gegen Gifte.

Bei einer wiederholten Gabe von Giften kann es zu einer Resistenzbildung durch umstellen des Metabolismus kommen.

In welche Kategorien unterteilt sich die Toxikologie?

  • Arzneimitteltoxikologie
  • klinische Toxikologie
  • forensische Toxikologie
  • Gewebetoxikologie
  • Umwelttoxikologie

Welche Toleranzgrenzen gibt es in der Toxikologie?

  • MAK
    • Maximale Arbeitspl. konz.
  • BAT
    • biologischer Arbeitspl. konz.: Menge, die im Blut vorhanden sein darf
  • TRK
    • technische Richtkonzentration: niedrigste Konz, eines Stoffes ohne MAK-Wert, der durch technishce Vorkehrungen erreicht werden kann
  • NOEL
    • No observed effect level
  • ADI
    • acceptable daily intake

Mit welchen Stoffen kommt es am meisten zu Vergiftungen?

  • Medikamente
  • Haushaltsprodukte
  • technische und gewerbliche Produkte
  • Genussmittel, Drogen und Alkohol
  • Pflanzen

Welche Stoffklassen von Giften gibt es?

  • Natürliche Stoffe
    • Geogene Gifte wie Schwermeralle, Radionuklide etc
    • Biogene Gifte wie Bakteriotoxine oder Pilze
  • Künstliche Stoffe
    • grosse Vielzahl

Wovon hängt die Toxizität eines Stoffes ab?

Bei vielen Stoffen ist die chemische Struktur ausschlaggebend für deren Toxizität. So ist BoTox, ein Protein, um ein vielfaches potenter als Natrimcyanid.

Welches können Anzeichen für eine Vergiftung sein?

  • Übelkeit/Erbrechen
  • Schweiss
  • Kopfschmerzen
  • Müdigkeit
  • Bewusstseinstrübungen
  • Herzkreislauf-Stillstände

Welche Faktoren beeinflussen die Intoxikation?

  • Dosis
  • Anreicherung/Verweildauer
  • Einwirkzeit
  • Art der Aufnahme
  • Interaktionen mit anderen Stoffen (beeinflusst Anreicherung und Einwirkzeit)
  • Gesundheitszustand des Patienten
  • LD50

Welche Massnahmen sollten bei einer Vergiftung eingeleitet werden?

  • Soforthilfe
    • Vitalfunktionen aufrechterhalten
    • Krämpfe unterdrücken (Valium)
    • Weitere Giftzufuhr oder -resorption verhindern
    • Antidot, wenn Giftursache bekannt ist
  • Weiterführende Therapien
    • Giftelimination beschleunigen
    • Gestörte Körperfunktionen wieder normalisieren

Wie kann die Giftresorbtion verhindert werden?

  • Erbrechen oder Magenspülung
  • Lokalantidote (bringen Gifte in schlechter resorbierbare oder eine weniger toxische Form)
  • Bindung der Gifte an Aktivkohle oder Laxantien

Was bedeutet die Latenzzeit eines Giftes?

Zeitdauer zwischen Exposition und Wirkung des Gifts.

Wie kann eine Giftelimination beschleunigt werden?

  • Hämodialyse (Verfahren zur Blutwäsche)
  • Forcierte Diurese (wird manchmal als Blutwäsche bezeichnet, da die damit verbundene Wasser-Elektrolyt-Belastung höhere Anforderungen an das Herz-Kreislauf-System und die Nieren stellt)
  • Unterbrechung des enterohepatischen Kreislaufs (Darm-Leber-Kreislauf)
  • Blutaustausch

Was sind Antidote?

Gegenmittel oder Gegengift, das die Toxizität von Giften aufhebt oder seine Wirkung vermindert.

  • nur für weniger Verbingungen vorhanden, können auch selber toxisch wirken, dürfen daher nur gezielt eingesetzt werden

Wie funktionieren Nervengifte vom Typ der Organophosphate?

Organophosphate wirken auf cholinerge (auf Acetylcholin reagierend) Synapsen. Durch sie wird die Hydrolyse von Acetylcholin durch die Acetylcholinesterase im synaptischen Spalt gehemmt. Dies führt zu einer tödlichen Überstimulierung der cholinergen Synapsen.

Welche Angaben werden für eine toxikologische Risikoabschätzung einer vergifteten Person benötigt?

  • Alter, Geschlecht Gewicht
  • Welcher Stoff
  • Aufnahmeart
  • Zeitpunkt der Einnahme
  • Menge
  • Absichten der potentiell vergifteten Person

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