factores experimentales y biológicos que pueden ...· •la clasificación de peligrosidad...

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  • Factores experimentales y biolgicos que pueden influenciar

    nuestras observaciones en los ensayos toxicolgicos

    Marcelo Javier WolanskyToxicologa de Mezclas Qumicas

    Facultad de Ciencias Exactas y NaturalesDepartamento Qumica Biolgica

    Universidad de Buenos Aires

    http://revistaexactamente.exactas.uba.ar/imagenes/ManualEXm.pdfhttp://revistaexactamente.exactas.uba.ar/imagenes/ManualEXm.pdf
  • Toxicologa Disciplina que

    estudia los efectos adversos que los agentes fsicos, qumicos y biolgicos pueden causar en los organismos vivos.

  • Estudio Toxicolgico: No tan simple.

    Modelo, estudio, bioensayo y diseo en Toxicologa. Condiciones experimentales y biolgicas alternativas

    que se seleccionan en los estudios toxicolgicos.

    Relevancia de las condiciones de los bioensayos para las conclusiones de los estudios regulatorios.

    Impacto de las conclusiones de los estudios regulatorios en la seguridad de los productos que usamos cotidianamente.

    Varios ejemplos de la influencia de las condiciones de los bioensayos (insecticidas piretroides)

  • Por qu es importante el diseo del estudio, especialmente cuando el estudio es regulatorio? Preciso informacin para poder predecir que ocurrira si

    una poblacin diversa utiliza productos qumicos en contextos diversos (ANTES que se empiecen a comercializar!)

    Preciso predecir los peligros y riesgos para asegurar la inocuidad de los productos una vez que se usen por los consumidores (beneficios debe ser > > riesgos).

    El diseo del bioensayo debe ser adecuado a lo que quiero saber (evaluar neurotoxicidad evaluar carcinogenicidad) Determina la sensibilidad y reproducibilidad del estudio.

    Los procedimientos para ejecutar el ensayo y la interpretacin de resultados dependen del diseo.

  • Obtengo informacin que puede afectar decisiones de alto impacto! Los alimentos frescos y los productos alimenticios

    elaborados que comemos todos los das toda la vida, pueden provocarnos trastornos en la salud?

    Elaboro reporte final, y.se toma decisin!!! Clasificacin toxicolgica, autorizacin para

    comercializar, autorizacin para ampliar los usos posibles, restriccin o prohibicin de venta, prohibicin de uso, etc.

    Por qu es importante el diseo del estudio, especialmente cuando el estudio es regulatorio?

    http://www.poemas-del-alma.com/blog/especiales/cuando-escribir-sinohttp://www.poemas-del-alma.com/blog/especiales/cuando-escribir-sino
  • Cmo predigo lo que podra ocurrir en la poblacin si no puedo obtener informacin de

    respuesta txica en humanos?

    Cuestiones ticas/morales Variabilidad biolgica!! (intra- e inter-individual)

    Necesito incluir muchos individuos en los estudios

    Reconozco similitudes y diferencias entre sp

    Elaboro predicciones

    Selecciono un modelo experimental apropiado

    Bioensayos en estudios regulatorios

  • Que es un bioensayo?

    Bioensayo: simulacin de una situacin biolgica determinada en un modelo experimental. Objetivo: determinar cmo

    responde el sistema cuando modifico una condicin?

    Sistema antes del input

    Sistema despus del input

    Modelo de rata obesa

    http://www.iub.edu/%7Ek536/etiology.htmlhttp://www.iub.edu/%7Ek536/etiology.html
  • Que utilidad tienen los bioensayos?

    Me permiten hacer predicciones. Estimar rango teraputico de una droga. Estimar umbral de dosis para cada uno de sus

    efectos colaterales y respuestas txicas. Estimar la influencia de factores biolgicos y

    experimentales en el outcome (consecuencia de la aplicacin del estmulo al sistema)

    Estimar potencia relativa para los efectos deseados y no deseados de una familia de drogas y seleccionar la de mejor costo/beneficio.

  • El proceso que intento evaluar es mas complejo que lo que observo

    Sistema antes del input

    Sistema despus del input

    1 o mas sitios blancos para el Input

    1 o mas efectoresde la respuesta

    1 o mas manifestaciones del cambio en el sistema

    Yo solo dirijo anlisis hacia 1 o pocas medidas de efecto

  • Los sistemas que evalo pueden ser muy distintos y muy complejos

    Clulas: cultivos primarios; lneas celulares

    Tejidos/rganos: clulas interactuando en forma similar a lo que se observa en el organismo vivo.

    Organismos completos Animales Microorganismos

    Ensambles - Microcosmos Mesocosmos (ecotoxicologa)

    http://www.bio.tu-darmstadt.de/ ag/professuren/bluethgen/Bluethgen.en.jsp

    https://www.britannica.com/science/cell-culture

    http://www.howmuchisit.org/how-much-does-a-zebrafish-cost/

    https://www.britannica.com/science/cell-culture/images-videos/Cultured-HeLa-cells-stained-with-fluorescent-Hoechst-dye-which-turns/127306https://www.britannica.com/science/cell-culture/images-videos/Cultured-HeLa-cells-stained-with-fluorescent-Hoechst-dye-which-turns/127306
  • Entonces.slo veo una parte del procesoDependiendo de cmo lo evalo, puedo ver

    distintas respuestas

    Sistema antes del input

    Sistema despus del input

    Sitio/s blanco/s para el Input, ya identificado/s?Asumo que esa porcin del sistema es responsable de la manifestacin que observo/mido

    Efector/es de la respuesta, ya identificado/s?

    1 o mas manifestaciones del cambio en el sistemaSelecciono que observo/registro/cuantificoHay muchas formas de observarlo, registrarlo y cuantificarlo

    Clula, rgano, organismo vivo completo

  • Simulacin en estudios de laboratorio A veces me acerco a condiciones fisiolgicas

    en humanos...

    Estudios en humanos Ej., administro una dosis (que se considera claramente

    sub-txica) de XX y obtengo muestras de orina a distintos tiempos para evaluar excrecin de metabolitos (Eadsforth, C.V. y col., Xenobiotica 18(5): 603-14, 1988).

    Estudios en biopsias, necropsias y otras muestras de tejido humano: por ej., comparacin de actividad de enzimas metablicas de rata con las de tejidos de humanos (Scollon, E.J. y col., Drug Metabolism and Disposition, 37 (1): 221-28, 2009)

  • Modelo ExperimentalSelecciono un sistema que permita testear una hiptesis

    para poder responder esa pregunta que me hice.

    Preciso desarrollar una nueva droga para controlar fibrilacin auricular en humanos.

    Pruebo drogas anti-arrtmicas luego de inducir estados de fibrilacin miocrdica.

    El corazn de cerdo es bastante parecido al humano (anatoma y fisiologa).

    El efecto deseado lo evalo en cerdos como modelo animal experimental.

    Los efectos colaterales, las interacciones metablicas, y la toxicidad en otros tejidos (sistema nervioso, hgado, rin, musculo esqueltico, etc.) los puedo estudiar en cerdo o en otras especies (aspectos ticos!!)

  • Estudio: diseo? condiciones?

    Fisiolgicas: trato de reproducir lo mas fielmente posible el escenario biolgico que se da en la realidad (organismo vivo y en su medio natural).

    Farmacolgicas: fuerzo el sistema para que los cambios que observo deriven principalmente de la respuesta a un estmulo potente y en general especifico.

    Patolgicas: se busca que el sistema simule un estado enfermo. Existen perturbaciones similares a la de un proceso patognico que se quiere estudiar. La respuesta que resulta luego de agregar el estimulo de inters no es necesariamente extrapolable a lo que ocurrira en el tejido sano.

  • Ejemplo: estudios de drogas para controlar hipertensin

    Situacin real de inters biomdico: Hipertensin

    Condiciones fisiolgicas Existen animales que tienen distinta susceptibilidad a

    tener hipertensin: siempre hay variabilidad!!! Condiciones farmacolgicasVeo respuesta de animales normales luego de

    administrar droga antagonista de un receptor Adrenrgico.

    Condicin patolgica Observo respuesta de animales hipertensos luego de

    un tratamiento teraputico experimental.

  • Cuales condiciones fisiolgicas considero?

    Organismo completo Dieta Ambiente Estmulo social Frecuencia cardaca Frecuencia respiratoria Presin arterial Viscosidad de la sangre Concentracin de

    protenas y lpidos Estado de hidratacin;

    balance hidro-salino Termoregulacin

    Clulas rganos

    Relacin a tejido de origen?

    Arquitectura y complejidad celular?

    Nutrientes? Estabilidad,

    compartimentalizaciny permeabilidad dentro del sistema?

  • Condiciones fisiolgicas.: Cules se deben mantener en los estudios regulatorios?

    Organismo completo Dieta Ambiente Estimulo social Frecuencia cardaca Frecuencia respiratoria Presin arterial Viscosidad de la sangre Concentracin de protenas y lpidos Estado de hidratacin Termoregulacin; pH

    En escenarios realistas, son todas variables con un rango mas o menos amplio de posibilidades segn background gentico, cambios epigenticos, condiciones socio-ambientales, dieta, etc.

  • Estudios regulatorios en animales Grupo control: simula condiciones

    fisiolgicas de funcionamiento del organismo/rgano/tejido/clulas de inters.

    Grupo tratado con el agente qumico examinado: mostrar una respuesta ms cercana o ms alejada del grupo control.

    Tiempo sin caerse?

  • Las diferencias se definen con pruebas estadsticas!

    La dosis de vino que produce un determinado % de individuos que fallan en la prueba de equilibrio depender tambin de cuntos individuos fallan e