Toxikodynamik

Nun werden wir die Arten von Reaktionen veranschaulichen, die zwischen der toxischen und der Zielstelle auftreten.

Die Arten von Reaktionen können sein:

REVERSIBLE (nicht kovalente Verbindungen zwischen dem toxischen und dem biologischen Ziel);
IRREVERSIBLE (kovalente Verbindungen zwischen dem toxischen und dem biologischen Ziel);
ÜBERTRAGUNG VON ELEKTRONEN (REDOX-Reaktionen);
ENZYMATIC (Hydrolysereaktionen durch toxische wie Schlangengift, gebildet durch verschiedene gefährliche Substanzen wie:
- Acetylcholinesterase, die den Neurotransmitter Acetylcholin hydrolysiert;
- Kollagenasen, die Kollagen abbauen;
- Phospholipase A2, Enzyme, die in der Phospholipidmembran vorkommen und für die Produktion von Arachidonsäure, folglich von Prostaglandinen und Thromboxan, verantwortlich sind;
- Phosphodiesterasen, das sind Enzyme, die für den Abbau all dieser sekundären Botenstoffe wie cGMP und cAMP verantwortlich sind.
- Enzyme, die die Genstränge abbauen, dann die DNA (Desoxyribonuklease) und RNA (Ribonuklease).

DIE FOLGEN

Bis jetzt haben wir die verschiedenen Arten von Zielen gesehen, die verschiedenen Verbindungen, die zwischen dem Giftigen und dem Ziel gebildet werden. Die Frage, die wir uns jetzt stellen, lautet: "Aber welche Konsequenzen werden solche Verbindungen haben?".
Die wichtigsten Folgen sind fünf:

INTERAKTION MIT DEN FUNKTIONEN DER ERregbaren Membranen der Zelle;
STÖRUNG DER ENERGIEPRODUKTION DURCH DIE ZELLE;
ÄNDERUNG DER HOOMOSTASE DES CALCIUM-IONS;
TOD BESTIMMTER ZELLENGRUPPEN;
NICHT LETHALE GENVERÄNDERUNG IN SOMATISCHEN ZELLEN (KARZINOGENESE).

1) Wechselwirkungen mit den Funktionen der erregbaren Membranen der Zelle.
Eine der ersten Folgen stellt die Veränderung der Erregbarkeit der Zellmembran dar. Durch die Toxic-Target-Interaktion kommt es zu einer Veränderung der Verteilung der Ionen, die sich auf beiden Seiten der Membran befinden, die für die Phänomene verantwortlich sind der Depolarisation und Hyperpolarisation der Zelle. Organochlorine, ein von einem Fisch produziertes Toxin (Tetrodotoxin) und organische Lösungsmittel wie Ethanol, verändern die Ionendurchlässigkeit der Membran und machen die Zelle durch das Öffnen oder Schließen der verschiedenen Ionenkanäle erregbarer oder weniger empfindlich gegenüber Erregung auf der Zellmembran vorhanden.
Der Natriumkanal kann in drei Stufen gefunden werden: geschlossen, offen und schließlich inaktiv oder desensibilisiert. Wie Sie sich erinnern, gibt es mehrere Substanzen unterschiedlicher Herkunft, die auf diese Natriumkanäle wirken können. Das vom Kugelfisch produzierte Tetrodotoxin (TTX) blockiert die Passage von Natrium in den verschiedenen dafür vorgesehenen Kanälen; Auf diese Weise kommt es zu keiner Depolarisation der Membran, wodurch die Übertragung von intrazellulären Signalen verhindert wird.
Was organische Lösungsmittel betrifft, so wirken sie nicht auf Ionenkanäle, sondern darauf, dass sie sehr fettlöslich sind und eine unspezifische "Wirkung mit einer Desorganisation der Phospholipidmembran" verursachen. Schließlich stören Organochlorine wie DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan). mit dem Schließen der Natriumionenkanäle, was zu Erregbarkeitsproblemen der Zellen führt.

2) STÖRUNG DER ENERGIEPRODUKTION DURCH DIE ZELLE.
Die zweite Art der Folge ist eine Störung der ATP-Produktion der Zelle. Verschiedene toxische Substanzen wirken an verschiedenen Stellen der oxidativen Phosphorylierung und verhindern die Produktion von Adenosintriphosphat, wodurch die Zelle ohne Energie bleibt von ATP sind:

Blausäure, die die letzte Stufe der Reaktionen der Elektronentransportkette hemmt, insbesondere das Cytochrom-C-Oxidase-Enzym inaktiviert, die Menge der ausgestoßenen H + -Ionen reduziert und die Potentialdifferenz an den Seiten der Mitochondrienmembran modifiziert.
Entkoppelnde Substanzen (zB Chlorphenole) erhöhen die Durchlässigkeit der inneren Membran der Mitochondrien für H + -Ionen. Auf diese Weise erfolgt der Eintritt der H + -Ionen mit einer Verringerung der Potentialdifferenz auf den beiden Seiten der Membran, mit einer daraus resultierenden Verringerung von ATP.
Stoffe, die die Sauerstoffversorgung der Mitochondrien reduzieren, wodurch die Synthese von ATP verlangsamt oder blockiert wird.

GERINGE PRODUKTION VON ATP BEDEUTET VERÄNDERUNG DER FUNKTIONALITÄT DER MEMBRAN, DER IONENPUMPEN UND DER PROTEINSYNTHESE.

3) ÄNDERUNG DER HOOMOSTASE DES CALCIUM-IONS.
Von allen Ionen ist Kalzium einer der wichtigsten sekundären Botenstoffe, der die Übertragung von Signalen von außen ins Innere der Zelle ermöglicht. Alle Substanzen, die den Eintritt, Austritt, die Freisetzung und/oder den Wiedereintritt von Calcium aus intrazellulären Ablagerungen verändern, führen in irgendeiner Weise zu einer "Veränderung" der Calciumhomöostase.

Calcium innerhalb der Zelle muss unter Ruhebedingungen immer eine bestimmte Konzentration haben. Die Konzentration wird dank besonderer Calcium-Regulierungsmechanismen stabil gehalten, die es ermöglichen, dass es eliminiert oder integriert wird. Ca2 + außerhalb der Zelle, unter Ruhebedingungen hat es eine Konzentration von 1 mM = 10-3 und innen 0,1 µM = 10-7, also ist c "ein 10.000-facher Unterschied zwischen innen und außen.

Calcium ist für unseren Körper sehr wichtig, da es für die Muskelkontraktion und die Ausschüttung von Hormonen sehr nützlich ist.
Wie hält die Zelle dieses Gleichgewicht? Die Zelle verfügt über EIN-AUS-Mechanismen. Der ON-Mechanismus erhöht die Calciumkonzentration in der Zelle, während der OFF-Mechanismus umgekehrt wirkt, indem er die Konzentration des Ions verringert. Diese Mechanismen müssen immer durch adäquate Reize aktiviert werden.

EIN = + [Konz.]
AUS = - [Konz.]

Das in die Zelle eintretende Ca2+ kann durch bestimmte Pumpen aktiv ausgestoßen werden oder es kann sequestriert und an bestimmten intrazellulären Speicherstellen abgelagert werden. Eine sehr wichtige Sache ist, dass der gesamte homöostatische Mechanismus ENERGIEAUSGABEN erfordert. Daher bestimmen alle pathologischen Zustände, wie zerebrale und / oder kardiale Ischämie, oder alle toxischen Substanzen, die das der Zelle zur Verfügung stehende ATP reduzieren, eine "Änderung der Calciumhomöostase. Ein Versäumnis, dieses Ion durch die Zelle wieder ins Gleichgewicht zu bringen." größere Erregbarkeit (EXZITOTOXIZITÄT) oder schlimmer zum Zelltod durch Nekrose oder Apoptose. Die Exzitotoxizität wird durch Glutaminsäure verursacht, die einer der wichtigsten exzitatorischen Neurotransmitter unseres ZNS ist. Tatsächlich wirkt Glutaminsäure auf die Kanäle des Kalziums ion, wodurch das Ion eindringen kann und somit gefährliche Wirkungen für die Zelle hat.Neben einer hohen Erregbarkeit zieht es freie Sauerstoffradikale an, die mit Membranlipiden, Nukleinsäuren und Proteinen zu reagieren beginnen Daher wirkt Glutaminsäure unter normalen Bedingungen als ein Neurotransmitter, aber nach bestimmten neurodegenerativen Pathologien erweist er sich als sehr gefährlich. oder für unseren Körper.

4) TOD BESTIMMTER ZELLENGRUPPEN.
Es gibt Toxine, die den selektiven Tod von Zellgruppen verursachen; zum Beispiel Jod 131 für die Schilddrüse und Thalidomid für die Urzellen des Embryos.

Wir können von einer selektiven Degeneration von Zellen sprechen, zum Beispiel bei der Degeneration von Dopamin-Neuronen, die sich in einem Bereich des ZNS befinden, der für die Steuerung von Bewegungen verantwortlich ist. Diese Neuronen werden durch eine neurodegenerative Krankheit zerstört, die als PARKINSON-KRANKHEIT bekannt ist. Andere Substanzen, die auf eine bestimmte neuronale Population wirken, sind Organozinnderivate wie Trimethyltin. Diese in Pestiziden enthaltenen Substanzen beeinflussen die Neuronen anderer begrenzter Regionen des ZNS, wie des limbischen Systems und aller sensorischen Bereiche des Kortex.
Bei der selektiven Akkumulation wird Jod 131 als Beispiel genommen, das sich in den Schilddrüsenzellen anreichert und deren Zerstörung bewirkt. Das zweite Beispiel für selektive Akkumulation ist die Wirkung von Thalidomid während der Embryonalentwicklung, die die für die Entwicklung der unteren und oberen Gliedmaßen verantwortlichen Zellen zerstört und die sogenannte FOCOMELIA verursacht.
Wie bei Thalidomid können einige Toxine dazu führen, dass die embryonalen Zellen degenerieren, was zu Fehlgeburten oder Missbildungen führt. Andere Giftstoffe hingegen können mehrere Mechanismen haben, wie z. B. Cyanid (bindet an Cytochromoxidase, reduziert die Energiereserven der Zelle, bestimmt oxidativen Stress, verändert die Calciumhomöostase) oder Trimethylzinn (verändert die Calciumhomöostase). , reduziert die Synthese von ATP, erhöht die Freisetzung von Glutaminsäure). Zu wissen, wie ein Giftstoff wirkt, hilft, die Wirkung des Stoffes auf unseren Organismus zu verhindern oder zu bekämpfen.

5) NICHT LETHALE GENVERÄNDERUNG IN SOMATISCHEN ZELLEN (KARZINOGENESE)
Es gibt Toxine, deren Hauptaktivität darin besteht, Genveränderungen zu verursachen. Alle diese Verbindungen werden als krebserregend eingestuft. Dieser Punkt wird später in den Artikeln zur Karzinogenese weiter untersucht.