Systemische toxische Wirkungen

Arten systemischer toxischer Wirkungen

Toxische Wirkungen werden im Allgemeinen nach dem Ort der toxischen Wirkung kategorisiert. In einigen Fällen kann der Effekt nur an einer Stelle auftreten. Diese Stelle wird als spezifisches Zielorgan bezeichnet.

In anderen Fällen können toxische Wirkungen an mehreren Stellen auftreten. Dies wird als systemische Toxizität bezeichnet. Arten der systemischen Toxizität umfassen:

• Akute Toxizität
• Subchronische Toxizität
• Chronische Toxizität
• Kanzerogenität
• Entwicklungstoxizität
• Genetische Toxizität (somatische Zellen)

Akute Toxizität

Akute Toxizität tritt fast unmittelbar (Sekunden/Minuten/Stunden/Tage) nach einer Exposition auf. Eine akute Exposition ist in der Regel eine Einzeldosis oder eine Reihe von Dosen innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden. Der Tod kann bei akuten Expositionen ein großes Problem darstellen. Beispielsweise:

• Im Jahr 1989 starben 5.000 Menschen und 30.000 waren aufgrund der Exposition gegenüber Methylisocyanat durch einen Industrieunfall in Indien dauerhaft behindert.
• Viele Menschen sterben jedes Jahr durch das Einatmen von Kohlenmonoxid aus fehlerhaften Heizgeräten.

Abbildung 1. Fehlerhafte Gasheizungen können giftiges Kohlenmonoxid emittieren
(Bildquelle: iStock Fotos, ©)

Subchronische Toxizität

Subchronische Toxizität resultiert aus wiederholter Exposition über mehrere Wochen oder Monate. Dies ist ein übliches Expositionsmuster für einige Arzneimittel und Umwelteinflüsse beim Menschen. Zum Beispiel:

• Die mehrwöchige Einnahme von Warfarin (Coumadin®) -Tabletten (Blutverdünner) zur Behandlung von Venenthrombosen kann zu inneren Blutungen führen.
• Bleiexposition am Arbeitsplatz über einen Zeitraum von mehreren Wochen kann zu Anämie führen.

Abbildung 2. Warfarin-Tabletten (links); alte Bleirohre (rechts)
(Bildquelle: iStock Fotos, ©)

Chronische Toxizität

Chronische Toxizität stellt eine kumulative Schädigung bestimmter Organsysteme dar und es dauert viele Monate oder Jahre, bis sie zu einer erkennbaren klinischen Erkrankung wird. Schäden durch subklinische Einzelexpositionen können unbemerkt bleiben. Bei wiederholter Exposition oder langfristiger kontinuierlicher Exposition baut sich der Schaden durch diese Art der Exposition langsam auf (kumulativer Schaden), bis der Schaden die Schwelle für chronische Toxizität überschreitet. Letztendlich wird der Schaden so schwerwiegend, dass das Organ nicht mehr normal funktionieren kann und eine Vielzahl chronischer toxischer Wirkungen auftreten kann.

Chronische toxische Wirkungen umfassen:

• Zirrhose bei Alkoholikern, die Ethanol seit mehreren Jahren eingenommen haben.
• Chronische Nierenerkrankung bei Arbeitern mit mehrjähriger Bleiexposition.
• Chronische Bronchitis bei Langzeit-Zigarettenrauchern.
• Lungenfibrose bei Bergleuten (schwarze Lungenkrankheit).

Abbildung 3. Das Rauchen von Zigaretten und / oder das Trinken von Alkohol über einen längeren Zeitraum kann zu chronischer Toxizität führen
(Bildquelle: iStock Photos, ©)

Karzinogenität

Karzinogenität ist ein komplexer mehrstufiger Prozess des abnormalen Zellwachstums und der Differenzierung, der zu Krebs führen kann. Die beiden Stadien der Karzinogenität sind:

1. Initiation – Eine normale Zelle erfährt irreversible Veränderungen.
2. Promotion – initiierte Zellen werden zum Fortschreiten zu Krebs angeregt.

Chemikalien können als Initiatoren oder Promotoren wirken.

Die anfängliche Transformation, die bewirkt, dass normale Zellen irreversible Veränderungen erfahren, resultiert aus der Mutation der zellulären Gene, die normale Zellfunktionen steuern. Die Mutation kann zu abnormalem Zellwachstum führen. Es kann einen Verlust von Suppressor-Genen beinhalten, die normalerweise das abnormale Zellwachstum einschränken. Viele andere Faktoren sind beteiligt, wie Wachstumsfaktoren, Immunsuppression und Hormone.

Ein Tumor (Neoplasma) ist einfach ein unkontrolliertes Wachstum von Zellen:

• Gutartige Tumoren wachsen am Ursprungsort; Dringen Sie nicht in benachbarte Gewebe ein oder metastasieren Sie nicht; und sind im Allgemeinen behandelbar.
• Bösartige Tumore (Krebs) dringen in benachbarte Gewebe ein oder wandern an entfernte Stellen (Metastasen). Sie sind schwieriger zu behandeln und verursachen oft den Tod.

Entwicklungstoxizität

Entwicklungstoxizität bezieht sich auf nachteilige toxische Wirkungen auf den sich entwickelnden Embryo oder Fötus. Es kann aus einer toxischen Exposition gegenüber einem Elternteil vor der Empfängnis oder gegenüber der Mutter und ihrem sich entwickelnden Embryo oder Fötus resultieren. Die drei grundlegenden Arten der Entwicklungstoxizität sind:

1. Embryoletalität – Fehlgeburt, spontane Abtreibung oder Totgeburt.
2. Embryotoxizität – Wachstumsverzögerung oder verzögertes Wachstum bestimmter Organsysteme.
3. Teratogenität – irreversible Zustände, die bleibende Geburtsfehler bei lebenden Nachkommen hinterlassen, wie z. B. Lippenspalten oder fehlende Gliedmaßen.

Chemikalien verursachen Entwicklungstoxizität auf zwei Arten:

1. Sie wirken direkt auf Zellen des Embryos und verursachen Zelltod oder Zellschäden, was zu einer abnormalen Organentwicklung führt.
2. Sie induzieren eine Mutation in der Keimzelle eines Elternteils, die auf die befruchtete Eizelle übertragen wird. Einige mutierte befruchtete Eizellen entwickeln sich zu abnormalen Embryonen.

Abbildung 4. Ultraschallbilder eines sich entwickelnden Fötus
(Bildquelle: iStock Fotos, ©)

Genetische Toxizität

Genetische Toxizität resultiert aus einer Schädigung der DNA und einer veränderten genetischen Expression. Dieser Prozess wird als Mutagenese bezeichnet. Die genetische Veränderung wird als Mutation bezeichnet und das Mittel, das die Veränderung verursacht, wird als Mutagen bezeichnet. Es gibt drei Arten von genetischen Veränderungen:

1. Genmutation – Veränderung der DNA-Sequenz innerhalb eines Gens.
2. Chromosomenaberration – Veränderungen in der Chromosomenstruktur.
3. Aneuploidie oder Polyploidie – Zunahme oder Abnahme der Chromosomenzahl.

Wenn die Mutation in einer Keimzelle auftritt, ist der Effekt vererbbar. Dies bedeutet, dass es keine Auswirkungen auf die exponierte Person gibt; Vielmehr wird die Wirkung an zukünftige Generationen weitergegeben.

Wenn die Mutation in einer somatischen Zelle auftritt, kann sie bei der exponierten Person ein verändertes Zellwachstum (z. B. Krebs) oder einen Zelltod (z. B. Teratogenese) verursachen.