Farmasötik Toksikoloji 2015-2016 II Prof.Dr.Buket Alpertunga Farmasötik Toksikoloji Anabilim Dalı 1 Doz-cevap ilişkisi «Her madde zehirdir, zehir olmayan madde yoktur, zehir ile ilacı birbirinden ayıran dozdur» Paracelsus (1493-1541) Doz (maruziyetin boyutu) Cevap (advers etkinin boyutu) 2 1
Toksikolojinin en temel prensibi! Kimyasalların toksisite potansiyellerinin araştırılmasında büyük önem taşır. Maruziyet sonrasında ortaya çıkan etkiler doz-cevap ilişkisinin sonucudur. İn vitro veya in vivo (hayvanlarda ve insanlarda) gözlenen bir advers etki tekrarlanabilir ve doza bağımlı ise maruziyet ile nedensel bir ilişki vardır. Doz-cevap ilişkilerinde; gözlenen toksik etkinin gerçekte kimyasal maddeye ait olup olmadığı, etkiye sebep olan en düşük doz, etkinin oluşma hızı ve ölçüsü, dağılımı belirlenir. 3 toksik olmayan veya yararlı doz toksik doz letal doz Alkol (kan düzeyi) % 0,05 % 0,1 % 0,5 Karbon monoksid < %10 % 20-30 > %60 (% Hb ne bağlı) Aspirin 0,65 g 9,75 g 34 g (2 tablet) (30 tablet) (105 tablet) 4 2
Doz-cevap ilişkileri nasıl araştırılır? in vivo (canlı organizma) veya in vitro (hücre dizisi) Konsantrasyon (mg/ml) 0 10 20 40 80 160 Etki (%) 0 0 5 45 90 100 5 Doz-cevap ilişkisi iki şekilde incelenir: Kademeli (bireysel) doz-cevap ilişkisi (Kimyasalın artan dozuna bağlı olarak gözlenen etkinin de kademeli olarak artması) (örn; iritan madde ile temasta ciltte doza bağlı olarak hafif iritasyondan inflamasyona kadar artan etki) Kuantal doz-cevap ilişkisi (popülasyonda hep ya da hiç şeklinde ortaya çıkan cevap) ( örn; ölüm veya tümör olup olmaması) 3
CEVAP 24.02.2016 Doz-cevap ilişkisi Kademeli (Bireysel) doz-cevap ilişkisi Ölüm Orta etki Ciddi etki Zayıf etki Etki yok DOZ Doz-cevap ilişkisi Kademeli (Bireysel) doz-cevap ilişkisi Doz absisteki aritmetik skalada, % cevap ise ordinatta ifade edilir. Birçok maddenin birkaç farklı toksisite mekanizması veya toksik etkisi vardır ve her birine ait doz-cevap eğrisi farklıdır. Farklı dozlardaki chlorpyrifos un beyindeki asetilkoliesteraz ve karboksilesteraz enzimlerini inhibisyon derecesi Casarett and Doull s Essentials of Toxicology. Ed. Klaassen CD, Watkins JB, 1 st ed. The McGraw-Hill Companies; 2003 8 4
Doz-cevap ilişkisi Kuantal doz-cevap ilişkisi (cevapların popülasyonda dağılımı) Dose (mg/kg) Çok düşük ve çok yüksek dozlara az sayıda hayvan cevap vermekte, buna karşılık hayvanların büyük bölümü bu iki ekstrem doz arasındaki orta dozlara cevap vermektedir. Cevaplar çan şeklinde normal bir dağılım göstermektedir. Böyle bir dağılımın nedeni kimyasal maddeye karşı cevap yönünden grup içindeki bireyler (deney hayvanları) arasında biyolojik farklılıklardır. Eğrinin en solundaki hayvanlar aşırı duyarlı, en sağındaki hayvanları ise dayanıklı dır. Eğer ordinatta her bir dozda cevap (ölüm) oluşturan bireylerin kümülatif yüzdesi gösterilirse sigmoid şeklinde bir eğri elde edilir. Eğrinin %16 ile %84 arasına rastlayan orta kısmındaki ilişki doğrusal ve ortalama değerlerin (ED 50 ; TD 50 ; LD 50 ) hesaplanmasında kullanılır. Eşik değer Doz-cevap ilişkilerinin değerlendirilmesi (1) Toksisite potansiyellerinin ve etkinliklerin karşılaştırılması Toksisite potansiyeli (doz ): Maksimum etkinlik (% cevap): A > B and C > D A = B and C < D 10 5
Doz-cevap ilişkilerinin değerlendirilmesi (2) ED 50 ; LD 50 ve TD 50 değerlerin hesaplanması LD 50 : Medyan öldürücü (letal) doz (deney hayvanı grubunun %50 sini öldüren doz) akut toksisitenin ölçüsü! TD 50 : Medyan toksik doz ED 50 : Medyan etkin doz ED 1 ; ED 10 ; ED 90 ; TD 10 ;TD 99.. Etkinlik, toksisite ve letalite için doz-cevap eğrileri 11 LD 50 değeri toksisite potansiyelini değerlendirmede yeterli mi? Talidomit örneği!!! 6
Cevap (%) 24.02.2016 LD 50 değerleri aynı olan (5mg/kg), A ve B maddelerinin toksisitelerinin karşılaştırılması (eğim farkı!) Principles of Biochemical Toxicology. Ed. Timbrell J, 3 rd ed. Taylor and Francis; 2000. 13 Doz-cevap ilişkilerinin değerlendirilmesi (3) Terapötik indeks (Tİ) İlacın güvenilirliğinin göstergesi, Tİ = TD 50 /ED 50 Tİ yeterli değil!! İstenen yüksek etkinlik, düşük toksisite!! Güvenlik Aralığı: TD 1 /ED 99 Terapötik ve toksik plazma konsantrasyonları arasındaki güvenlik aralığı dar olan ilaçların plazma düzeylerinin izlenmesi tedavinin etkinliğini ve güvenliğini arttırır. Güvenliği dar olan ilaçlar: Fenitoin, fenobarbital, pirimidon, karbamazepin, sodyum valporat gibi analeptikler Digoksin, dijitoksin, lityum, aminoglikozid grubu antibiyotikler amikasin, gentamisin, kanamisin gibi Etkin Doz Artan doz Toksik Doz 14 7
Doz-cevap ilişkilerinin değerlendirilmesi (4) NOAEL ( no observed advers effect level ) değeri NOAEL: Deney hayvanlarında herhangi bir advers etkinin gözlenmediği en yüksek düzey, kronik toksisitenin ölçüsü! LOAEL: Deney hayvanlarında advers etki gözlenen en düşük düzey NOAEL ve LOAEL değerleri ksenobiyotiklerin risk değerlendirmelerinde dikkate alınan değerler!!l 15 Toksikolojide doz-cevap eğrilerinin biçimlerinin çeşitli anlamları vardır: Esansiyel maddeler ( vitaminler, selenyum, krom, kobalt..gibi): Hayatı sürdürebilmek ve normal fizyolojik fonksiyonlar için gerekli maddelerin kademeli doz cevap eğrileri U şeklindedir. Düşük dozlarda esansiyel maddenin eksikliğine bağlı olarak advers etkiler ortaya çıkmaktadır. Doz arttıkça advers etki ortadan kalkar ve organizma normal şartların devamlılığı, metabolik denge durumu, iç ortamın korunması (homeostasis) durumuna geçer. Doz normalin üstüne çıkarsa advers etki (genellikle eksikliğinde görülenden farklı ) görülmeye başlar ve bu cevap doza bağlı olarak artar. Örn; yüksek dozlarda Vit A nın hepatotoksik ve teratojen etkiye, selenyumun beyin hasarına, östrojenlerin ise göğüs kanseri riskinde artışa neden olması gibi. 8
Kimyasal karsinojenlerde doz-cevap eğrileri Karsinojenler için güvenilir NOAEL değeri??? Mesane tümörü.noael = 75 ppm Karaciğer tümörü.noael =??? Toksisite Bir kimyasal maddenin toksisitesi değerlendirilirken; kimyasal maddenin fizikokimyasal özellikleri kimyasal maddeye maruziyet doz-cevap ilişkisi Gelecek ders konularımız: Risk değerlendirme maddenin biyolojik sistemdeki davranışı (ADME) toksik etki mekanizması biyolojik sistem 18 9