'Egészségkárosító'.. Vizsgakérdések

2009.

1. (szervetlen és szerves) környezetszennyező vegyi anyagok, eredetük, hatásuk a környezetre és az egészségre, összefüggés


szennyezés forrása:

- "természetes" - természeti (nem-ember-okozta: vulkánok, vízalatti betörések)

- "antropogén" - ember általi

- ipar (nem megfeleően tisztított szennyvíz – ld. Rába, 2007: bőrgyár AT, baleset, olajok)

- mezőgazdaság

- bányászat

- közlekedés/szállítás

szennyezők:

szervetlen anyagok (nehézfémek, szervetlen sók, nemfém-oxidok)

NITRÁTOK

Ø természetes, "hasznos" N-körforgás

Ø EPA standard: Nitrát-tartalom kevesebb lehet, mint 10 mg/L vízben, 2 mg/kg talajban

Ø magas nitrát-koncentráció hipoxiát okoz (pl. "kék-baba szindróma"), mérgező a melegvérű élőlényekre (=toxikus)

Ø Felszíni vizek természetes nitrát-tartalma <1mg/L

Ø Esszenciális táplálék mind a növényeknek mind pedig az állatoknak

Ø Eredete: a légkörből (pl. kipufogógáz), műtrágya és természetes trágyák, állati ürülék, szennyvíz, növényi hulladék

Ø Víztisztító művek nitráttartalma elérheti a 30mg/L-t

FOSZFÁTOK

Ø A foszfor esszenciális táplálék mind a növényeknek mind pedig az állatoknak, a vízi tápláléklánc fontos eleme

Ø A foszfor a természetben alacsony koncentrációban van és sokszor korlátozottan áll az élővilág rendelkezésére

Ø Már kismértékű poszfor-koncentráció növekedés is indukálhat nagymennyiségű növényi szaporodást, vízben pedig algavirágzást - ezzel csökkenti a vízben oldott oxigén mennyiségét ami halak és más vízi állatok pusztulását vonja maga után

Ø Eredete: talaj és kőzetek, hulladékvíz, szennyvíz-kezelés, műtrágyázás, állattenyésztés, kereskedelmi tisztítószerek

pH

Ø a pH a legtöbb kémiai és biológiai folyamatra hatással van

Ø a legtöbb élőlény a 6.5-8.0 tartományt tűri. Magasabb vagy alacsonyabb pH a biodiverzitást és a reprodukciós képességet csökkenti

Ø pH változások a 'savas eső' következtében fordulnak elő

CO₂

Ø a vizek pH-ját csökkenti (CO₂ + H₂O -> HCO₃^- + H⁺)

Ø a mészkövet és dolomitot oldja - eróziót okoz
(CaCO_3(s) + CO₂ + H₂O -> Ca⁺⁺ + 2HCO₃^- + 2H⁺)

Ø savasodást okoz

Ø melegház-hatású gáz - az atmoszférában

szerves anyagok

általában biológiai eredet . . .

EUTROFIZÁCIÓt okoznak

magas szervesanyag szint túl sok tápanyag: N>3ppm P>.01ppm

az autotrof élőlények gyors növekedését okozza (nagy algaszaporodás)

a vízi növények pusztulása = fényhiány

a vízi növények lebomlása – oxigénelhasználódás, az oxigént igénylő vizi élőlények pusztulása

“halálzónák kialakulása”

Hipoxiás környezet - <2.0mg/l oldott oxigén

Anoxiás környezet – 0.0mg/l oldott oxigén

halaknak 4-5 mg O₂/liter víz szükséges, tüdős víziélőlényeknek kevesebb

tengeri állatok pusztulása vízszennyezést követően

algatoxin hatása a fürdőzőre (fekélyes gyulladások)	algatoxin hatása a vizek élővilágára (elpusztult halak)

toxikus vegyi anyagok követik a víz és a C-N-P körforgását (oldhatóság, vízgőzdesztilláció, gáz - pára)

anyagok körforgása: a vízzel és a légkörrel

szintetikus termékek: nehéz (lassú) biológiai lebomlás

peszticidek

2. A méreg fogalma, mérgek EU besorolása, expozíció, expozíciós utak, dózis fogalma, bio-koncentráció, bio-akkumuláció

Paracelsus alkimista, orvos, csillagász (1493-1541): Alle Ding sind Gift…allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist.

Minden anyag méreg …egyedül a dózis határozza meg, hogy mi nem mérgező.

Méreg= mennyiségi, nem minőségi fogalom

vegyület, amely a kísérleti állatok felét elpusztító egyszeri adagja (LD50) max. 50 mg/ttkg

Mérgek besorolása az EU elvek (patkányokon meghatározott akut orális toxicitás) alapján:

1. Nagyon mérgező (LD50<25mg/ttkg)

pl.nikotin, indometacin

2. Mérgező (LD50=25-200mg/ttkg)

Pl. aldrin (inszekticid)

3. Ártalmas (LD50=200-2000 mg/ttkg)

Pl.koffein

4. Méregkategóriába nem sorolható (LD50>2000mg/ttkg)

Pl.konyhasó, acetonitril (oldószer)

Pl. (patkány vizsgálat esetén):

nem méreg a konyhasó LD50=4000mg/ttkg

méreg a nikotin LD50=1mg/ttkg

Dózis: A szervezetbe jutott anyag 1 kg testtömegre számított mennyisége

à Dózis-hatás összefüggés

Akut toxicitás: heveny toxicitás, egy anyagnak a vizsgált szervezetben rövid idő alatt kifejtett károsító hatása

Krónikus toxicitás: idült toxicitás, egy anyagnak hosszú időn át történő ismételt vagy folyamatos bevitele esetén kifejtett károsító hatása

Kumulatív toxicitás: egy vegyi anyag tartós felhalmozódása a szervezetben (pl. zsírszövetekben, csontokban)

Késői toxicitás: a tünetek az expozíciót követően hónapok/évek/évtizedek múlva (esetleg a következő generáció(k)ban) jelentkeznek
pl. daganatok, endokrin rendellenességek

Expozíció: az a folyamat, melynek során a vegyi anyag meghatározott környezeti feltételek mellett valamilyen módon kapcsolatba kerül a szervezettel.

expozíciós utak

• orális (szájon keresztül) – a vegyi anyagok evés vagy ivás révén kerülnek a szervezetbe

• inhalációs (belégzés) – a vegyi anyagok belégzéssel kerülnek a tüdőbe

• abszorpciós - a vegyi anyagok a bőrön át kerünek a szervezetbe

A bekerült vegyi anyag lehetséges sorsa a szervezetben:

- felszívódás

- eloszlás (függ az oldódási viszonyoktól, szervek vérellátottságától)

- átalakulás (bomlás, enzimek szerepe)

- raktározódás (csont- és zsírszövetekben)

- plazmafehérjékhez kötődés

- kiürülés (epével, verejtékkel, vizelettel)

Expozíció – folyt

• Expozíciós frekvencia – “milyen gyakran”

• Expozíciós időtartam – “meddig tartott”

• Expozíciós koncentráció – “mennyi anyag”

a toxikológia a tudományos eljárásokkal kapott eredményekre épít

a törvényszerűségeket/adatokat sok terület használja

tud. eredmények eredete	toxikológiai ismeret- felhasználók
• biológia • kémia • élettan • orvostudomány • gyógyszerészeti tudomány • immunológia • fizika • statisztika • környezettan	• törvényszéki orvostan • klinikai kezelések • gyógyszerfejlesztés • közegészségügy • ipari hygiene, munkaegészségügy • állatorvostudomány • mezőgazdaság • környezet-egészségügy

kémiai biztonság: KOCKÁZATmegállapítás, -kezelés

növényvédőszerek áruház polcain

Ø Bioakkumuláció: valamely anyag felhalmozódása a szervezetben vagy a ‘tápláléklánc’ szintjein

- átjut a vér/agy gáton és a placentán

- nagyon lassan távozik a szervezetből

- ha pl. egy halszeletben találjuk, nem távolítható el öblítéssel, kivágással vagy főzéssel

Ø biokoncentráció (biomagnifikáció): a tápláléklánc felsőbb szintjein egyre magasabb akkumulált anyag koncentráció mutatható ki

példa:

3. A veszélyes vegyi anyag fogalma, a veszélyesség meghatározása, toxikológia, dózis-hatás összefüggések

Ez a veszélyesség meghatározása:

Veszélyesség: az anyag szervezetbe jutásának és a mérgezés bekövetkezésének valószínűsége

Toxikológia=toxicos+logos=méregtan

Toxikológia: méregtan; mérgek és mérgezések tudománya, amely

- mérgekkel

- hatásmódjukkal

- a mérgezés tüneteivel, a mérgezettek kezelésének lehetőségeivel

- a mérgek (törvényszéki) kimutatásával foglalkozik

Toxicitás: mérgezőképesség (az élő szervezetekre gyakorolt mérgező hatás. Mértéke szerint okozhat átmeneti vagy tartós károsodást, esetleg pusztulást is)

befolyásoló faktorok

• külső faktorok – a szervezeten/testen kívüli tényezők

· évszak

· hőmérséklet

· páratartalom

· (nap)fény

• belső faktorok – a szervezetben

• kor/érettség

• genetkai különbségek

• testméret

• Genus

• Species

• állattörzs

• tenyészvonal

• szex

• élelem/ital felvétel

• fizikai kondició

• egészség/betegség

• táplálkozási hiányosságok

• terhesség

• szoptatás

Mérgező/toxikus: a szervezetbe kerülve egészségkárosodást okoz

4. Akut és késői toxicitás fogalma, példák

Akut toxikus hatások

§ a tünetek gyorsan (azonnal – órák múlva – napok múlva) jelentkeznek

§ azonnali ellátást igényel a mérgezés

§ a tünetek a dózis függvényében gyengék – középerősök – erősek (dózis-hatás összefüggés)

§ az expozíciót követően a tünetek enyhülnek, megszűnnek

§ többnyire nem marad tünet a túlélőkben (pl. HCN, gombamérgezés)

Késői toxikus hatások

A krónikus hatások sajátos formái:

n Hatásuk az expozíció után csak hetekkel, hónapokkal, esetleg évekkel (generációval?) később alakul ki

n Jellemző: az idő előrehaladtával a tünetek fokozódhatnak

n A különböző mechanizmussal kialakult tünetek hatása összeadódhat (azaz az a hatások additívek, ill. szinergisták is lehetnek)

A késői toxikus hatások típusai

n genetikai állományra ható (genotoxikus), daganatkeltő (karcinogén)

n utódokat károsító (teratogén)

n immunrendszert károsító (immuntoxikus)

n idegrendszert károsító (neurotoxikus)

n endokrin rendszert befolyásoló („endokrin disruptor”)

Szerv-specificitás:

kardio-, nefro-, hepato-, neurotoxikus hatások

A késői toxikus hatások eredete

- környezeti

legjelentősebbek a mezőgazdaságban használt vegyszerek

(herbicidek, peszticidek, inszekticidek, fungicidok, műtrágyák, termésnövelők)

pl.: klorát alapanyagú peszticidek felhasználói körében daganatok, immunológiai eltérések gyakorisága nő és nephritis, ill. akut vesekárosodás, methemoglobinémia, hemoglobinuria és hemolízis is gyakoribb

- munkahelyi

az összes megbetegedések mintegy 4-8%-át jelentik

Magyarországon évente mintegy 1200-1400 új, munkahelyi eredetű daganatos eset

genotoxikus hatások: a DNS szerkezetét változtatják meg

5. Genotípus, fenotípus fogalma, genotoxicitás, mutációk fajtái, szintjei

genotoxikus hatások: a DNS szerkezetét változtatják meg

DNS

a sejt (élőlény) ÖSSZES tulajdonságát tároló makromolekula, 10⁹ építőegység (bázispár), kétszálú szerkezet – komplementer bázisok

a DNS építőkövei: nukleotidok

nukleotid-párosodás – a kettős spirál szerkezet alapja

a sejtben a DNS a kromoszómákban van

Humán kromoszómák n hosszú DNS szálak (és protein) ~1,2 m (!!) n 46 humán kromoszóma u 23 pár (homológ parentális DNS) n 23-23 kromoszóma öröklődik mindkét szülőtől

Mutációk

a DNS szerkezetében létrejövő eltérések

a mutáció szintjei

n molekuláris szint (mutációk)

u nukleotid csere (pontmutáció)

u nukleotid deléció (törlés, kiesés)

u nukleotid inzerció (behelyeződés)

n kromoszóma szint (klasztogén változások)

u szerkezeti változás

u kromoszóma számbeli változás

Mutáns

n szokatlan, eltérő fenotípus

n a mutációk mutánsokat hoznak létre

pontmutációk eredménye:

- csendes („degenerált kód” – redundancia)

- aminosav változás

(oldallánc-típus – másodlagos fehérjeszerkezet - funkcióváltozás)

helytől függő hatás: (intergén régió / intron / exon / szabályozó szekvencia)

leolvasási keretelmozdulás („frame-shift”)

a fehérjetermék megváltozása: biológiai aktivitás változás – fenotípus változás

példa: Génmutáció: akár egyetlen báziscsere 'végzetes' lehet

sarlósejtes anémia (Sickle Cell Anemia) a hemoglobint kódoló gén megváltozott

a mutációk okai

n Spontán - termodinamikai 'instabilitás'

u véletlenszerű

u kb. 1/100,000 a génmutáció esélye

n Indukált

u mutagén hatásokra

t sugárzások…DNS törések

t UV sugárzás….timin dimerek

t drogok…kromoszómatörések

t Cigarettafüst… kémiai anyagok ...

a daganatok keletkezésének háttere:

mutagenezis (DNS károsodások) vagy „kémiai karcinogenezis”

a mutációk típusai

n Germinális mutáció

u a meiózis során keletkezik

u az embrió minden sejtjét érinti

n Szomatikus mutáció

u a mitosis során keletkezik

u csak az érintett sejt utódsejtjeit érinti

u rák - daganatok

példasor - nem kell felsorolni. . .

„Pontmutációs betegségek”

n Hemophilia

u véralvadási faktor hiány

n Izomdisztrofia

u A dystrophin fehérje nem termelődik

n Neurofibromatosis

u jelátadás rosszul működik

n Aorta aneurizma

u Abnormális kollagén gyengíti az aortát

„kereteltolódási” mutáció (frame-shift)

n egyetlen nukleotid törlése (v. behelyezése) megváltoztatja a fehérjekód értelmét

n példa: THE CAT ATE THE RAT

az első E törlése után:

THC ATA TET HER AT

--- értelmetlen „kód”

Abnormális LDL Receptor

‘kereteltolódási’ mutáció rossz fehérje keletkezéséhez vezet: funkciókiesés (STOP, v. csonka prot, v. más aminosavak) a: más aminosav (Tyr TAT - Cys TGT) b: pontmutáció Arg CGA STOP TGA c: inzerció+kereteltolódás, majd STOP

kromoszóma-mutációk ld. később

mikroszkóppal láthatók

6. A mutációk jelentősége, sorsa

Mekkora probléma??

körülbelül 1,000,000,000,000,000,000 (10¹⁸) DNS sérülés minden felnőtt emberben naponta!

kb. 30.000.000.000 (3x10¹⁰) sejtünk van . . . (~3x10⁹/nap/sejt)

A LEGTÖBB MUTÁCIÓ SPONTÁN,

DE KÉMIAI ANYAGOKKAL (mutagének) INDUKÁLNI IS LEHET MUTÁCIÓT –

nő a mutációs frekvencia

felsorolás - max egy kell

DNS szintézis

‘duplikáció’

pontos kópia képződik – hacsak nincs mutáció

magyarázat:

• Mismatch – helytelenül illesztett bázisok

– Polimeráz hiba, kb 1 hiba/10⁴ bázis

– Dezaminálás (C - U változás, C-G, U/T-A)

• báziskiesés. Purinvázas nukleotidok hidrolizálnak a detoxiribózról: AP-hely

• szerkezeti sérülés. Dimer keletkezés.

• foszfodiészter kötések elhasadása – kémiai vagy sugárzás hatására

max 4 kell

ds - duplaszál, ss - egyszál

A hibákat (mutációkat) a sejt javítja !

DNS javító (repair) rendszer:

- rossz párosodás

- inzerció vagy deléció az egyik szálban

- DNS egyik vagy mindkét szál (kromoszóma)-törések

REPAIR/JAVÍTÓ MECHANIZMUSOK MŰKÖDÉSE: A TÚLÉLÉS FELTÉTELE

magyarázat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Excision/kivágásos repair: 20 nukleotidig működik

• uvrA,BC (D) mutánsok UV-érzékenyek

• Mismatch repair:

• Az excision repair egy formája. Dam methylase is részt vesz

• N-glikoziláz kivágásos repair

• Uracil vagy helytelenül épül be vagy C dezaminálódik U-lá

• Uracil N-glycosylase kétrehoz egy AP helyet

• AP endonukleáz felnyitja a szálat

• javítás történik mint a fenti ábrán

magyarázat vége . . . . . . . . . . . . . . . .

a hibák eredete:

táplálék, táplálkozás

napfény, UV-A, UV-B, ionizáló sugárzás, oxidatív károsodás (javítása)

természetes és mesterséges környezet: vegyi anyagok

a DNS természetes metabolizmusa (minden sejt minden nap kb. 20,000 bázist veszít a DNS-éből)

timin-dimerek képződése

A hibákat (mutációkat) a sejt javítja !

DNS javító (repair) rendszer:

- rossz párosodás

- inzerció vagy deléció az egyik szálban

- DNS egyik vagy mindkét szál (kromoszóma)-törések

mi történik, ha a DNS repair hibás/hiányzik ?

súlyos betegségek, több rák-hajlamosító hatás

ne magold be!

pl:

Ataxia telangiectasia (AT)

Cockayne syndrome

Hereditary non polyposis colon cancer (HNPCC)

Trichothiodystrophy (kénhiányos haj, hámlás-zavar)

Xeroderma pigmentosum (XP)

Bloom’s syndrome

Fanconi Anaemia

Nijmegen Breakage Syndrome

Werner syndrome

(nagyon ritka betegségek)

XP

XP

Cockayne syndrome

AT

7. Plazmamembrán: szerkezet, összetétel

foszfolipid kettős réteg (koleszterin!) – hidrofil/hidrofób

fehérjék

szénhidrárok

tér-elválasztás: extracelluláris tér – intracelluláris tér (citoszol)

védő határ(oló)

’a sejt kapuja’ – minden anyagforgalom a plazmamembránon keresztül történik

szelektív bemenő-kimenő anyagforgalom: TRANSZPORT

DIFFÚZIÓ – „FACILITÁLT DIFFÚZIÓ” - AKTÍV TRANSZPORT

flexibilis – a sejt mozog (migráció)

külső (extracelluláris) tér információinak felisemrése

sejt-sejt közötti kapcsolatok (mechanikus, információs)

sejten belüli „talaj” – rögzítő funkciók

nagyon sok enzim a plazmamembránon/ban „ül”

a ’fluid-mozaik’ modell

fluid: az individuális foszpholipidek és fehérjék a rétegben szabadon mozoghatnak, mintha folyadékban úsznának

mozaik: szabadon kialakulnak fehérje-mintázatok (fehérjecsoportok)

kis és nagyobb hidrofób molekulák és a víz viszonylag szabadon átjárják
pl. CO₂, O₂, szteroidok, hidrofób peszticidek, stb.

hidrofil molekulákkal szemben határoló
pl. ionok, fehérjék – polipeptidek

passzív transzport		aktív transzport

membránfehérjék:

8. A sejt belső terei, ’kompartmentalizáció’ - funkciók

vezikulumok

nagy molekulák kiűrítése: export / transzport vezikulumok

nagy (oldott v. ’szilárd’) molekulák felvétele: endocitózis

export / transzport vezikulumok

pl: kapilláris sejt anyagfelvétele

pl: immunsejt fagocitál egy idegen testet

sejtmag, magmembrán

kettős membrán

pórusok (lyukak)

magvacska - transzkripció

a pórusok szerkezete EM képen

nagy molekulák transzportja (ki és be)

mRNS – kifele

magfehérjék - befele

endoplazmatikus retikulum (ER)

szemcsés és sima

összefüggenek

közvetlen összeköttetésben a sejtmaggal

a kikerülő mRNS-ről azonnal megindul a fehérjeszintézis

magyarázat:

1) három rRNS (28S, 18S, 2S)+ fehérjék

2) Riboszómális proteinek az endoplazmatikus retikulumban készülnek és a sejtmagba szállítják őket a transzporterek (nukleáris póruson)

3) az rRNA a nukleoluszban szintetizálódik és összeáll a megfelelő riboszómális fehérjékkel: nagy és kis riboszóma alegység

4) a nagy és kis riboszóma-alegységek a pórusokon keresztül elhagyják a sejtmagot

5) az alegységek kombinálódnak és a riboszómákat hozzák létra – kitapadnak az ER-hoz.

mitokondrium

nem függenek össze más membrán-rendszerekkel (eml: 'szimbionta bacik')

energiatermelés táplálékmolekulákból:

sejtlégzés

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ à 6 CO₂ + 6 H₂O + Energia

külső membrán: hasonlít a plazmamembránhoz

belső membrán: sűrűn hajtogatott, kriszta

a sejtlégzés a kriszták felületén történik, enzimek

- saját DNS, RNS, fehérjeszintézis

- a prokariota sejtekhez hasonlít (kód, riboszóma)

Golgi-apparátus

vezikulumok

‘zacskók halmaza’

közel az ER-hoz

fehérjét tartalmazó zsákocskák az ER-ból a Golgi komplexbe kerülnek

a Golgi csomagolja és szállítja a sejt által termelt fehérjéket,

a fehérjemódosítások helye – jelölés, szortírozás

apró vezikulumokban lefűződnek a Golgi zsákok szélein

a Golgiban termelt és veziklumokba lefűzött fehérjék vagy a sejt egy másik részére vagy a sejtfelszínre kerülnek (szekréció)

pl. enzimek külső/belső felhasználásra, hormonok, mérgek

lizoszóma

legöbölyödött organellumok, emésztő enzimeket tartalmaznak

a Golgi komplexből fűződnek le

emésztik a felesleges vagy sérült sejtalkotókat, táplálékrészecskéket, bekebelezett vírusokat, baktériumokat

összeolvadnak a plazmamembránnal és kiűrítik tartalmukat (exocitózis).

a sérült sejtalkotókat ismét felhasználhatóvá teszi (aminosavak, oligopeptidek)

a sejtet a lizoszóma-mambrán védi

az ER Golgi és lizoszóma komplex

„kompartmentalizáció”

membránokkal körülhatárolt terek, más és más belső tartalommal, funkcióval, közeggel

9. Fehérjék lebontási rendszere, útja

fehérjelebontás – kikapcsolás

ubiquitin-rendszer (ub)

szerkezet

75 aminosav

konzervált (3 aa diff. élesztő-humán)

működés:

a lebontandó fehérjéhez sok ub kötődik (poli-ubiquitinálás)

a 26S proteaszoma lebontja a fehérjét: oligopeptidek

a proteaszoma (proteasome)

10. A sejt jelátviteli rendszerei, membránhoz kötött és intracelluláris receptorok

Signal transduction – jelátviteli mechanizmus

a folyamat, amely egy szignált követő sejtválaszt magában foglalja

sejtválaszok külső jelekre (szignálokra)

lehetséges válaszok a szignálokra	membránreceptor felépítése

sejtfelszíni receptor: integráns membránfehérje köt a specifikus liganddal pl polipeptid hormonok, növekedési faktorok intracelluláris receptor: a szignálmolekula a sejt belsejébe kerül és ott aktiválja a sejtben v. sejtmagban lévő receptorát pl. szteroidok, retinsav, tiroxin

transzmembrán protein	G-protein

az intracelluláris receptor szupercsalád

membránreceptoron át érkezik pl. az osztódási szignál

transzkripciós faktorok aktiválása

osztódás-specifikus gének átírása

sejtosztódás indukciója

a sejtek információs rendszere

11. Sejtciklus, sejtosztódás és szabályozásának alapjai

A SEJTOSZTÓDÁS

modell: sejtciklus – a sejtek életcikusa

eredmény:

normális működés

növekedés/sejtpótlás

sejthalál

Sejtciklus

az a modell, amely a sejt teljes életciklusát leírja,
egy sejtosztódás befejezésétől a következő sejtosztódás befejezéséig

mese: nem kellenek a nevek…

Howard és Pelc, 1954, Mitchison, 1972, Paul, 1982, Zetterberg 1986, Pardee, 1994

mitózis: a két leánysejt keletkezése

– kromoszómák egyenlően oszlanak meg

mitózis

centroszóma - lila mikrotubulus - zöld	kromoszóma – kék köztes filamentumok - piros
60xobj, 1250x

A sejtciklus fázisai, azok időzítése gerinces (humán) sejtekben:

M: mitózis, a sejt két leánysejtet képez osztódással. Időtartama 40-50 min

G₁: 4 - 6 h a sejtosztódást követő, a DNS szintézist megelőző „nyugalmi” periódus
(„gap-1”)

G₀: 0 h - akár több évtized. A sejt diffrenciált működéseit végzi, a „terminális” differenciáció kiinduló „helye”

S: 7,5 - 8 h DNS szintézis fázis (DNS duplikáció, replikáció)

G₂: ~2 h a DNS szintézist követő, a mitózist megelőző „nyugalmi” periódus
(„gap-2”)

A sejtciklus szabályozási lehetőségei

G₁ szabályozás: a szabályozott sejtek normális testi sejtekre jellemtő diploid kromoszómaállománnyal (DNS mennyiséggel) rendelkeznek.

A daganatsejtek korai formái is diploid sejtek.

G₂ szabályozás: nem jellemző a humán sejtekre

… a valóságban a ciklusban és nyugalomban lévő sejtek aránya < 5%:95% körüli

osztódás – osztódási nyugalom: fenotípus

a fenotípust fehérjék alakítják ki/határozzák meg

szabályozás: fehérjék szintézise/degradációja/inaktiválása

fehérjeszintézis: transzkripció a génről

- transzkripciós faktor aktiválás

- szabályozó fehérje aktiválás

gyors változás (néhány perc)

12. Proto-onkogének, szuppresszor gének szerepe a sejtosztódásban

a mitotikus szignálátadási rendszer

szabályozás: osztódj!? vagy NYUGI!!

mitotikus homeosztázis

funkció erősödés

funció-vesztés/csökkenés

molekuláris

hibák

daganatképződéshez vezet(het)nek

proto-onkogén aktiváció

proto-onkogén aktivációs mechanizmusok

DNS amplifikáció

aktiváló mutáció

(promóter-inzerció)

mutáció következménye: kóros (malignus) folyamat

pl.: ras jelátvitel

. . – pontmutáció - . .

colorectális karcinoma (vastagbél- végbélrák),

gyomorrák, (és ritkán: veserák, tüdőrák)

szuppresszor gén inaktiváció

példa: a 'retinoblasztóma gén' (Rb)

az E2F faktor nélkül a sejt nem tud osztódni

az Rb foszforilációja után már nem képes megkötni az E2F-t

eredmény: E2F felszabadul és megindul a sejt az osztódás felé

az RB gén hibája esetén: nincs megállás a sejtciklusban

retinoblsztóma –

sporadikus - öröklött

transzkripciós faktorok

a génátíráshoz (transzkripció) kellenek

NLS nukleáris lokalizációs szignálpeptid

DNS szekvencia-felismerő domain

DNS kötő peptid

fehérje-kötő (asszociációs) domain(ok)

szuppresszor gén inaktiváció következménye: nem lép a sejt a nyugalmi (G0) fáisba hanem folyamatosan osztódik

13. Milyen limfocita populációkat ismer, és ezeknek milyen effektor funkciójuk van?

14. Mi jellemzi a természetes és az adaptív immunrendszert?

azonnal reagál nincs memória	lassan reagál (1-2 hét) ’emlékszik’ legközelebb gyors reakció

nem választhatók szét

15. Jellemezze a laboratóriumi állatokon végzett immuntoxicitási teszteket!

16. Az immuntoxikus anyagok mely pontokon befolyásolhatják az immunrendszert, és milyen választ válthatnak ki?

Az immuntoxikus anyagok hatásai:

Ølehetnek közvetlenül toxikusak

Øsejtek pusztulása

Øszövet degenerációja- atrófia, fibrózis

Øfunkciógátlás

Øfokozott aktivitás (timusz, csontvelő)

Økiválthatnak antigén-specifikus választ

Øtúlérzékenységi reakciók

Øgyulladásos folyamatok, szöveti roncsolás

(bármely szerv érintett lehet: légzőszervek, bőr, emésztőrendszer, urogenitális szervek, ízületek, központi idegrendszer)

17. Soroljon fel három példát az endokrin rendszert károsító anyagok (endokrin disruptorok) lehetséges támadáspontjára

1.) HORMONSZINTÉZIS

Ø Szintetizáló enzimaktivitás módosulása

Fenarimol (fungicid)

aromatáz

tesztoszteron −/_ ösztrogén

Ø Prekurzorok hiánya

Kadmium

koleszterin szintézis _ __ tersztoszteron _

Ø Interferencia enzim kofaktorokkal

Cu-kelátképzık (ditiokarbamátok, szén-diszulfid)

dopamin −/_ noradrenalin _ adrenalin

2.) TÁROLÁS, FELSZABADULÁS

Ø amfetamin _ noradrenalin felszabadulás _

Ø LH receptor agonisták _ Leydig sejtek tesztoszteron

termelése _ hormonszekretáló sejtek károsodása _ hiposzekréció

3.) SZÁLLÍTÓFEHÉRJÉK

A hormonok fiziológiás hozzáférhetısége függ:

-totál

-szabad koncentrációjuktól

Fehérjékhez kötıdve: nincs receptorkötıdés

Szállítófehérjék hiány _ nem jut el a célszervekhez

nagy mennyiség _ szabad hozzáférés _

_ Néhány xenoösztrogén _ szexhormon kötı globulin

(TEBG) mennyiség _

_ Androgének, glukokortikoidok _ TEBG _

_ Szalicilátok, difenil-hidantoin _ tiroxinkötı globulin

változása _ szabad tiroxin változása

4.) RECEPTOR-LIGAND KÖLCSÖNHATÁSOK

Az endokrin rendszert károsító anyagok gyakran endogén

hormonok szerkezeti analógjai.

AGONISTÁK

Ø Xenoösztrogének

- metoxiklór

- o,p'-DDT hidroximetabolitok

- alkilfenolok

- néhány PCB metabolit

- dietil-stilbösztrol

ANTAGONISTÁK

Ø tamoxifen -antiösztrogén)

Ø vinclozolin (fungicid) metabolit -antiandrogén

Ø p,p'-DDE (DDT fı metabolit) -antiandrogén

HORMONKÖTİ RECEPTOR TULAJDONSÁGAINAK

MEGVÁLTOZÁSA

Ø TCDD

Ø PCB ösztrogénreceptor ösztrogén iránti érz. ê

18. Az endokrin rendszer felépítése, endokrin rendszer működését befolyásoló anyagok

8.ea..\8-ea\EDhatas.htm.

19. A női nemi hormonok follikuláris szintézisében mi a szerepe a theca és a granulosa sejteknek?

FZS 13. dia

20. Melyek az in vitro reproduktív toxikológiai vizsgálatok főbb típusai?

FZS 15. dia

21. Karcinogén anyagok, hatások

karcinogén: daganatot indukáló anyag/hatás

A karcinogének egy adott populációban szignifikánsan emelik a daganatok gyakoriságát

a karcinogén

1. megváltoztatja a DNS-t

Mutagén (genotoxikus) daganatkeltő hatások:

a genetikai állományban továbbörökíthető, a DNS információtartalmát érintő elváltozásokat, mutációkat okoznak

megvalósulás szintje: a sejtciklusban

funkció-aktiválás: proto-onkogének

funkció-kiesés: szuppresszor gének

helytelen osztódás-szabályozás

a karcinogén

2. nem változtatja meg a DNS-t

Nem mutagén (epigenetikus) daganatkeltő hatások:

modifikációk (azaz pl. a fehérjék térszerkezetének megváltoztatása) v. fehérjék expresszióváltozása (DNS másodlagos módosítása) útján hatnak

mindennapi példák:

(Cigaretta)füst

Sugárzások

Vegyi anyagok

Drogok

1. mutagén karcinogének:

megváltoztatják a genotípust

·  típusos mutagén karcinogének az iniciátorok

·  hatásuk sztochasztikus, küszöbdózisuk nincs (!!)

·  a mutagén karcinogének MINDIG géntoxikusak

2. epigenetikus karcinogének:

megváltoztatják a fenotípust

’működés’:

magyarázat. . .

a DNS metiláció megváltoztatja a

DNS metiláltságát (CG -> 5mCG, palindrom!)

·   génexpressziót

·   fehérjeszintézist

·   apoptotikus képességet

továbbá ezzel:

·   sejtfelszíni receptorokat

·   sejten belüli jelátvitelt

·   és pl. a peroxiszóma proliferációt

tipikus epigenetikus karcinogének a daganat-promóterek

(kloroform, DDT, barbiturátok, hormonok)

hatásuk determinisztikus, van küszöbdózisuk

az epigenetikus karcinogének NEM géntoxikus ágensek

megvalósulás szintje: a sejtciklusban

funkció-aktiválás: proto-onkogének

funkció-kiesés: szuppresszor gének

helytelen osztódás-szabályozás

összefoglalva:

a daganatképződés központjában nem-letális genetikai hibák állnak

szabályozó rendszerek

n szuppresszor gének sérülése/elvesztése

n proto-onkogének aktivációja/amplifikációja

n apoptózis gének sérülése/elvesztése

n DNS repair gének sérülése/elvesztése

22. Kémiai karcinogenezis mechanizmusa

Kémiai karcinogenezis

n direkt ható karcinogének:

u alkilálószrek: pl.: ciklofoszfamid

n indirekt ható karcinogének:

prokarcinogének

az anyag metabolitja karcinogén: aktváció szükséges (ultimate carcinogen)

u Policiklikus szénhidrogének (PAH) – pl.: benzpirán

u Aromás aminok, festékek – pl.: benzidin

u Természetes anyagok: pl.: aflatoxin

u Egyebek: pl.: vinil klorid, terpentin, stb.

a kémiai karcinogenezis lépései

bélhám

Iniciáció DNS hiba (pl. penzpirán) - egyszeri alkalommal is elég - Promóció Hisztologiai (szövettani) változás – (pl. terpentin - ko-karcinogén) - éveken keresztül - Malignus transzformáció látható daganat – további DNS hibák – néhány év! -

A daganatkeltő hatás kritériumai

Daganatkeltő: minden olyan ágens, ill. hatás, amely:

n a kísérleti állatokban, ill. az emberben daganatot okoz

vagy

n szignifikánsan emeli az adott populációban létrejövő daganatok gyakoriságát

23. Dózis, küszöbdózis, biztonsági határértékek

dózis: analóg a koncentrációval, de mégis más

egység: mennyiség/élő állat testtömege – pl. mg/ttkg

játékpélda:

Ki kapta a legnagyobb Tylenol dózist? acetaminophen – fájdalomcsillapító
Testsúly: 60 kg	80 kg	10 kg	2,5 kg
Tylenol: 300 mg	600 mg	100 mg	50 mg

a dózis számítása:

Tylenol: 300 mg	600 mg	100 mg	50 mg
Testsúly: 60 kg	80 kg	10 kg	2,5 kg
dózis mg/ttkg: 300/60=5	600/80=7,5	100/10=10	50/2,5=20

a biológiai hatás nem lineáris az alkalmazott dózissal

dózis-hatás görbe

hathatóság és hatékonyság

fontos értékek – toxicitásra jellemzőek:

NOAEL – No Observable Adverse Effect Level

nincs kimutatható hatás („homeopátiás szint”)

LOAEL – Lowest Observable Adverse Effect Level

már van biológiai hatás

ÁLTALÁNOS KÜSZÖBÉRTÉKEK

24. A kromoszóma mutációk típusai (pl.)

25. A genotoxikus anyagok vizsgálatára ajánlott tesztrendszerek

KoZsu diák: 10.ea. 19.dia

26. A mikronukleusz képződése és kimutatása

KoZsu diák: 10.ea. 29.dia

27. Az Ames’ teszt Deák Vera anyaga

Deák Veronika 10. ea. 13-20 ábrák

28. Kockázat és kockázatkezelés fogalma, stratégiái

kockázatok, kezelésük

kockázatkezelés [risk management] ISO31000

a kockázat [risk]

azonosítása [identification]

felmérése (becslése) [assessment]

elsőbbségi sorrend felállítása [prioritization]

a kockázat tényleges megállapítása, előfordulásának mérlegelése

a kockázatot csökkentő tényezők felmérése, értékelése

a kockázatcsökkentés stratégiája

azonosítás: eredet, probléma analízis

felmérés, becslés [assessment]:

mennyiségi vizsgálatok – laborvizsgálatok, analízis

előfordulás gyakorisága v. valószínűsége

EU:

az OECD ajánlások (TEST GUIDELINES) alapján

pl.

bőr irritáció - OECD 404 / “Draize test”

szem irritáció – OECD 405

akut toxicitás - OECD 402, 403, 420, 423, 425 (433, 434, 436)

fejlődési toxicitás - OECD 414 (OECD 421/422) (900 nyúl, 1300 patkány)

karcinogenitás - OECD 451 + 453

“The Road to Replacement”

International Perspectives & Opportunities for REACH

European Coalition to End Animal Experiments ECEAE.org

„alternatív toxikológia” ICCVAM, ECVAM. JaCVAM – OECD

nem kell tudni mindet: (főleg nem a számokat. . .)

• Mutagenitás

– Ames/Bacterial Reverse Mutation Test (OECD 471)

– In Vitro Chromosomal Aberration Test (OECD 473)

– In Vitro Cell Gene Mutation Test (OECD 476)

– In Vitro Sister Chromatid Exchange Test (OECD 479)

– In Vitro Micronucleus Test (draft OECD 487)

• Embryotoxicity (ECVAM-validated Embryonic Stem Cell Test)

• Skin penetration rate (OECD 428 – in vitro skin absorption)

• Skin corrosion (OECD 431 – human skin model studies)

• Skin irritation (human clinical skin-patch test – accepted in Canada/draft OECD Test Guideline)

• Eye irritation

– isolated bovine/chicken/rabbit eyes,

• Phototoxicity (OECD 432 – 3T3 Neutral Red Uptake Phototoxicity Test)

• Pyrogenicity

– Limulus amoebocyte lysate (LAL) test

– Endosafe© human blood pyrogen test

29. A kémiai biztonság fogalma, alapvető elemei, érvényességi köre, a szabályozás általános alapelvei

30. A citogenetikai monitor és szerepe a kockázatbecslésben és kockázatkezelésben.

31. Az Európai Unió új vegyi anyag politikájának alapelvei és alapelemei

Major Jenő 32-33-34-35 és 37-38 diák