Llicenciatura en Biologia (3361)

Toxicologia(12331) 

Identificació de l’assignatura

L’assignatura Toxicologia és una matèria obligatòria del currículum de Biologia impartida durant el quart curs. Consta de 4,5 crèdits: 2 de teòrics i 2,5 de pràctics.

Coordinació i professorat

El responsable de l’assignatura és Rafael de la Torre Fornell (professor titular de la UPF i adjunt de la Unitat de Farmacologia de l'IMIM), [email protected]. Xavier de la Torre Fornell (tècnic superior contractar de la Unitat de Farmacologia de l'IMIM), [email protected], i Joan Nolla Salas (metge adjunt de la Unitat de Cures Intensives de l'Hospital del Mar), [email protected], col·laboren en la docència i en la coordinació de classes pràctiques i de seminaris com a professors associats.

Objectius generals

1. Conèixer quins són els mecanismes subjacents a escala bioquímica, molecular i cel·lular a través dels quals els tòxics exerceixen els seus efectes adversos en l'home.

2. Entendre quins són els criteris i els procediments d'avaluació toxicològica de fàrmacs, productes biotecnològics i nutricionals als quals es veu exposat l'home.

3. Donar nocions sobre toxicologia clínica en l'àmbit hospitalari.

Desenvolupament de l’assignatura

La distribució de les hores lectives és la següent:
20 lliçons de tipus magistral 20 hores
3 pràctiques de laboratori 18 hores
5 seminaris orientats per problemes 7 hores

Avaluació dels aprenentatges

L’avaluació del rendiment acadèmic es farà de la manera següent:
Contingut teòric: 5 punts
-Prova d’elecció múltiple: 3 punts
-Preguntes curtes:          2 punts
Contingut pràctic: 5 punts
-Examen pràctic:                           3 punts           
-Seminaris: assistència i avaluació contínua:   1 punt           
-Pràctiques: assistència i avaluació contínua:  1 punt  
Nota: Qualsevol tipus de còpia implica la no-superació de l’assignatura de la convocatòria en curs.

Requeriments dels estudiants

És imprescindible l’assistència a les classes pràctiques i als seminaris, la qual cosa se certificarà amb el lliurament del full de preguntes que s’hauran de contestar en cada pràctica i en cada seminari.

Llibres de text

Els llibres de text i de consulta recomanats són:

HODGSON, E.; SMART, R. C. (ed.). Introduction to Biochemical Toxicology. 3a. ed. Nova York: Wiley-Interscience, 2001.

HAYES, A. (ed.). Principles and Methods of Toxicology. 4a. ed. Filadèlfia: Taylor and Francis, 2001.

FORD, M. D.; DELANEY, K. A.; LING, L. J.; ERIKSSON, T. (ed.). Clinical Toxicology. Filadèlfia: Saunders, 2001.

KLAASEN, C. D. (ed.). Casarett and Doul's Toxicology. The basic Science of Poisons. 6a. ed. Nova York: McGraw Hill, 2001. Temari de l’assignatura

Temari de l’assignatura

Contingut teòric:

Tema 1. Introducció

Mecanismes de toxicitat. Característiques de l’exposició. Espectre de reaccions tòxiques. Interacció dels productes químics. Tolerància. Dosi-resposta. Testos de toxicitat en animals.

Tema 2. Tòxics sistèmics: paradigma de la relació dosi-resposta

Avaluació de la relació dosi-resposta. Índex terapèutic. Marge de seguretat. Variabilitat en les respostes tòxiques. Testos de toxicitat en animals: DL ₅₀, NOAEL i LOAEL, MTD.

Tema 3. Carcinogènesi química

Tipus de substàncies químiques capaces d’induir carcinogènesi química.  Mecanismes: metabolisme de carcinògens, mutagènesi i carcinogènesi, formació d’aductes macromoleculars. Reparació de l'ADN i carcinogènesi química. Història natural del desenvolupament neoplàsic i carcinogènesi química. Mecanismes genètics i no genètics.

Tema 4. Genotoxicitat

Tipus de dany genètic. Impacte en la salut de les mutacions. Mutagènia i reparació de l'ADN. Assajos de mutagènia. Anàlisi molecular de les mutacions. Poder predictiu dels testos de mutagènia.

Tema 5. Teratogènia

Períodes crítics de susceptibilitat i avaluació de la toxicitat. Mecanismes i patogènia de la toxicitat en el desenvolupament. Mètodes d’avaluació de la toxicitat.

Tema 6. Avaluació del risc, del grau d’exposició i del grau de seguretat

Objectius de l’avaluació del risc. Identificació del risc. Caracterització. Estimació de l’exposició.  Integració d’aspectes qualitatius i quantitatius de l’avaluació del risc.

Tema 7. Cicle dels xenobiòtics en l’organisme. Metabolisme dels xenobiòtics: activació versus inactivació

AADME. Depuració dels fàrmacs per via hepàtica i activació de xenobiòtics. Paper que juguen altres òrgans (pulmons, epiteli del tracte gastrointestinal). Reaccions metabòliques en fase I i II pel que fa a l’activació/inactivació de xenobiòtics.

Tema 8. Farmacogenètica (I)

Polimorfismes genètics en els enzims metabolitzadors versus reaccions idiosincràtiques. Genotipatge versus fenotipatge. Principals polimorfismes genètics (1): absorció, reaccions metabòliques en fase I (CYP2D6).

Tema 9. Farmacogenètica (II)

Principals polimorfismes genètics (1): reaccions metabòliques en fase II. Interaccions de polimorfismes genètics de reaccions en fase I i II. Mètodes d’avaluació de polimorfismes genètics.

Tema 10. Toxicitat selectiva en determinats òrgans: la sang i el sistema immunitari

Hipòxia induïda per agents químics: lligam del monòxid de carboni a l'hemoglobina, metahemoglobinèmies, hemòlisi oxidativa. Hipòxia histotòxica.

Tema 11. Toxicitat selectiva en cert òrgans: el fetge

T ipus de dany i xenobiòtics: esteatosi, mort de l'hepatòcit, colèstasi canicular, dany del conducte biliar, cirrosi, trastorns vasculars, tumors. Factors que intervenen en el dany hepàtic: captació, acumulació i excreció, bioactivació i detoxificació. Inflamació i resposta immune. Mecanismes del dany hepàtic: colèstasi, activació de cèl·lules sinusoïdals.

Tema 12. Toxicitat selectiva en certs òrgans: els ronyons

Avaluació de la nefrotoxicitat. Respostes patofisiològiques del ronyó: insuficiència renal aguda, adaptació després de l’agressió tòxica, insuficiència renal crònica. Susceptibilitat del ronyó a la lesió tòxica: incidència i severitat de la lesió tòxica al ronyó, raons per a la susceptibilitat a la toxicitat. Mecanismes i mediadors bioquímics a la lesió de les cèl·lules renals. Especificitat de les substàncies nefrotòxiques.

Tema 13. Toxicitat selectiva en certs òrgans: els pulmons

Principis generals de la patogènia del dany pulmonar causat per compostos químics. Respostes de tipus crònic a la lesió pulmonar. Substàncies involucrades en la generació de lesions a nivell pulmonar. Mètodes per avaluar la lesió pulmonar.

Tema 14. Neurotoxicitat

Manifestacions funcionals de la neurotoxicitat. Neuropaties. Axonopaties. Mielinopaties. Toxicitat associada a la neurotransmissió.

Tema 15. Immunotoxicologia

Immunomodulació pels xenobiòtics. Reaccions d'hipersensibilitat. Avaluació. Autoimmunitat. Avaluació de reaccions autoimmunes a xenobiòtics.

Tema 16. Requeriments toxicològics en el desenvolupament de nous fàrmacs

Testos generals de toxicitat, carcinogènesi, genotoxicitat, teratogènesi. Estudis de seguretat de productes biotecnològics.

Tema 17. Toxicologia alimentària (I)

La cadena alimentària i l’exposició a xenobiòtics. Productes GRAS i no GRAS.  Avaluació de la toxicitat dels additius alimentaris. Determinació de l'IDA.

Tema 18. Toxicologia alimentària (II)

Aliments transgènics. Nutracèutics. Toxicologia reglamentària: avaluació de residus.

Tema 19. Toxicologia clínica (I)

Suport vital de tipus avançat en el pacient intoxicat (TOX-ACLS) versus exàmens físics específics ( toxidromes). Antídots.

Tema 20. Toxicologia clínica (II)

Descontaminació gastrointestinal. Eliminació extracorpòria de xenobiòtics.  Anàlisi toxicològica. 

Contingut pràctic:

Seminaris:
1. Amines Aromàtiques Heterocícliques en l’Alimentació: Estimació del Grau de Risc en l’Home per Desenvolupar Càncer de Bufeta (2 hores)

2. Els Metalls Pesants i la seva Especiació en el Medi Ambient: el Desastre de Minamata
(1 hora)

3. Estudis in vivo versus Estudis in vitro en l’Avaluació de la Toxicitat de les Substàncies
(1 hora)

4. Consum d’Agents Anabolitzants en la Pràctica Esportiva. Aspectes Toxicològics (1 hora)

5. Neurotoxicitat de les Drogues de Disseny. El Cas de la 3,4-Metilendioxi Metamfetamina, (MDMA, èxtasi) (2 hores)

Pràctiques de laboratori

1. Test de genotoxicitat in vitro (6 hores). Els estudiants es familiaritzaran amb testos de genotoxicitat emprats in vitro per a l’avaluació de la toxicitat de xenobiòtics. En concret utilitzaran un test basat en un nou mutant del bacteri E. coli sensible a un gran nombre de substàncies tòxiques, i un altre basat en el clàssic test d'Ames. Entre les substàncies que s’avaluaran, s’inclouran l'MDMA i exemples prototípics d’amines aromàtiques heterocícliques.

2. Toxicologia clínica (6 hores). Els estudiants hauran de combinar dades analítiques i clíniques per tal de diagnosticar pacients amb quadres d’intoxicació aguda medicamentosa i proposar tractaments terapèutics. Entre les substàncies involucrades en les intoxicacions hi haurà l'MDMA i l’alcohol.

3. Farmacogenètica (6 hores). Els estudiants es familiaritzaran amb dos testos metabòlics, el del dextrometorfà i el de la cafeïna, que són emprats en clínica per a l’avaluació fenotípica dels isoenzims del citocrom P450: CYP2D6 i CYP1A2 de la NAT2 (N-acetiltransferasa) i  la XO (xantina oxidasa). Aquestes activitats enzimàtiques estan relacionades amb la depuració de l'MDMA i les amines aromàtiques heterocícliques de l'organisme. Els polimorfismes genètics associats a les activitats enzimàtiques expliquen en part la susceptibilitat dels individus a manifestar toxicitat a curt termini (intoxicació aguda) i a llarg termini (neurodegeneració, càncer).

 

Bibliografia

Llibres de text
HODGSON, E.; SMART, R. C. (ed.). Introduction to Biochemical Toxicology. 3a. ed. Nova York: Wiley-Interscience, 2001.
HAYES, A. (ed.). Principles and Methods of Toxicology. 4a. ed. Filadèlfia: Taylor and Francis, 2001.
FORD, M. D.; DELANEY, K. A.; LING, L. J.; ERIKSSON, T. (ed.). Clinical Toxicology. Filadèlfia: Saunders, 2001. 
KLAASEN, C. D. (ed.). Casarett and Doul’s Toxicology. The basic Science of Poisons. 6a. ed. Nova York: McGraw Hill, 2001.