Studenti budou umět:

vysvětlit základní toxikologické pojmy

orientovat se v chemicko-toxikologické literatuře

interpretovat toxikologická data

navrhovat plausibilní metabolické cesty pro jednoduchá xenobiotika

pochopit souvislosti mezi chemickou strukturou, metabolickou aktivací a toxicitou

Students will be able to:

explain fundamental toxicological terms

perform literature searches within the literature of chemical toxicology

interpret toxicological data

propose plausible metabolic pathways for simple xenobiotics

understand relations between chemical structure, metabolic activation and toxicity

Z: I. Linhart: Toxikologie - Interkace škodlivých látek s živými organismy, jejich mechanismy, projevy a důsledky, VŠCHT Praha, 2014; ISBN 978-80-7080-877-1

D: S. E. Manahan: Toxicological Chemistry and Biochemistry. 3rd edition, Lewis Publishers 2003; ISBN:1-56670-618-1; dostupné na http://gtu.ge/Agro-Lib/Toxicological_Chemistry_and_Biochemistry__Third_Edition.pdf

D: Lu's Basic Toxicology. Funadamentals, Target Organs, and Risk Assessment. S. Kacew, B.-M. Lee, editors, 6th edition, CRCPress 2012; ISBN: 13:978-1-841849539; 10:978-1-841849537; dostupné na http://www.ssu.ac.ir/cms/fileadmin/user_upload/Moavenatha/MBehdashti/TebKar/PDFs/Lu%E2%80%99s_Basic_Toxicology.pdf

D: J. McMurry, T. Begley: The Organic Chemistry of Biological Pathways. Roberts and Co. Publ., Englewood, Colorado 2005; ISBN 0-9749077-1-6

R: S. E. Manahan: Toxicological Chemistry and Biochemistry. 3rd edition, Lewis Publishers 2003; ISBN:1-56670-618-1; available at http://gtu.ge/Agro-Lib/Toxicological_Chemistry_and_Biochemistry__Third_Edition.pdf

A: Lu's Basic Toxicology. Funadamentals, Target Organs, and Risk Assessment. S. Kacew, B.-M. Lee, editors, 6th edition, CRCPress 2012; ISBN: 13:978-1-841849539; 10:978-1-841849537; available at http://www.ssu.ac.ir/cms/fileadmin/user_upload/Moavenatha/MBehdashti/TebKar/PDFs/Lu%E2%80%99s_Basic_Toxicology.pdf

A: J. McMurry, T. Begley: The Organic Chemistry of Biological Pathways. Roberts and Co. Publ., Englewood, Colorado 2005; ISBN 0-9749077-1-6

1. Toxikologie, toxicita: vymezení pojmů, místo toxikologie mezi ostatními vědami, historický nástin.

2. Škodlivý účinek a mechanismy toxicity: interakce cizorodých látek s živým organismem, receptorová teorie, účinek na úrovni molekulární, buněčné a orgánové.

3. Osud cizorodých látek v organismu: absorpce, distribuce, biotransformace, vylučování (kinetika vylučování).

4. Biotransformace cizorodých látek a toxicita: typy biotransformačních reakcí, detoxikace a metabolická aktivace, biotransformační enzymy.

5. Toxické projevy: otrava, druhy účinku (akutní a chronická toxicita, lokální a systémový účinek, neurotoxicita, imunotoxicita, mutagenita, teratogenita, karcinogenita, orgánová toxicita.

6. Způsoby zjišťování toxicity: experimenty na úrovni molekulární, subcelulární, celulární, orgánové a experimenty in vivo; počítačové modely.

7. Zjišťování toxických vlastností z literatury: toxikologická data (LD, LC, NOAEL, LOAEL a pod.), toxikologické databáze, bezpečnostní datové listy.

8. Odhad toxicity z chemické struktury: predikční toxikologie (SAR, QSAR).

9. Biologické monitorování: indikátory dávky a indikátory účinku (metabolity, proteinové adukty a adukty DNA).

10. Experimentální toxikologie: chemický pohled (co se děje s chemickou látkou) a biologický pohled (co se děje s živým organismem).

11. Orgánová a neorgánová toxicita: (hepatotoxicita, nefrotoxicita, pneumotoxicita, hematotoxicita, imunotoxicita, kardiotoxicita)

12. Neurotoxicita: Nervový systém, stavba, funkce a disfunkce; látky poškozující strukturu neuronů, přenos informací v organismu, psychoaktivní látky, nervově paralytické bojové látky, pesticidy a biocidy.

13. Karcinogenita a karcinogenní látky: karcinogenese, genotoxické a epigenetické karcinogeny, odhad karcinogenity ze struktury a biotransformace.

14. Toxické látky v pracovním a životním prostředí. Metody odhadu rizika (risk assessment)

1. Toxicology, toxicity, definition of the terms, the position of toxicology among other sciences, its brief history.

2. Deleterious effects, mechanisms of toxicity: Xenobiotics and their interactions with living organisms, toxicity at molecular, cellular and organ level.

3. Fate of xenobiotics in the organism: Absorption, distribution, biotransformation and excretion (kinetics of elimination).

4. Xenobiotic biotransformation and toxicity: Types of biotransforming reactions, detoxication and metabolic activation, biotransforming enzymes.

5. Toxic effects and symptoms. Intoxication, types toxicity (acute and chronic, local and systemic, neurotoxicity, immunotoxicity, mutagenicity, teratogenicity, carcinogenicity, organ toxicity.

6. How to assess toxicity. Experiments at molecular, subcellular, cellular, organ and whole body level; computer modelling.

7. Sources of toxicological information:toxikological data (LD, LC, NOAEL, LOAEL, etc.), toxikological data bases, MSDS.

8. Predictive toxicology (SAR, QSAR). Chemical structure based assessment of toxicity.

9. Biological monitoring. Indicators of dose and effect (metabolites, adducts with proteins and DNA).

10. Experimental toxicology: chemical view (what is happening to the xenobiotic) a biological view (what is happening to the living organism).

11. Target and non-target organ toxicity: hepatotoxicity, nephrotoxicity, pneumotoxicity, haematotoxicity, immunotoxicity, cardiotoxicity)

12. Neurotoxicity. Nervous system, its composition, functions and disfunctions; compounds damiging the neuron structure, information transport, psychoactive substances.

13. Carcinogenicity and carcinogens: karcinogenesis, genotoxic and epigenetic carcinogens, structure and biotransformation based assessment of carcinogenicity.

14. Occupational and environmental toxicants. Risk assessment.

Toxikologický test NML Toxicology Tutorials, části I a II: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor.html

Tematické okruhy ke zkoušce

1. Toxikologie a její místo mezi ostatními vědami. Vymezení pojmů jed, xenobiotikum, otrava. Druhy otrav, klasifikace toxických látek, letální dávka (LD50, LDL0, TDL0) letální koncentrace (LC50, LCL0); odvětví toxikologie, zdroje informací o toxicitě.

2. Osud cizorodých látek v živém organismu: absorpce, distribuce, biotransformace, vylučování.

3. Biotransformační reakce, enzymy, kofaktory, metabolická aktivace, vliv na vylučování. Chemická reaktivita a biotransformace.

4. Interakce cizorodých látek s živým organismem. Škodlivý účinek na molekulární úrovni a mechanismy toxicity, receptorová teorie, závislost účinku na dávce.

5. Toxikologické experimenty - akutní, subakutní, chronické; LD, LC, NOAEL, LOAEL, práh účinku; experimenty in vitro na úrovni molekulární, subcelulární, buněčné a orgánové, počítačové modely.

6. Toxikokinetika - rychlost vylučování, poločas vylučování, distribuční objem, biologická dosažitelnost, jedno- a dvoufázové vylučování látek z organismu.

7. Závislost účinku na dávce, práh účinku, prahový a bezprahový účinek, homeostase, riziko a jeho odhad (analýza rizika = risk assessment).

8. Biologické monitorování - indikátory dávky a účinku; proteinové a DNA adukty.

9. Neorgánová toxicita - mutagenita, genotoxicita, karcinogenita, teratogenita.

10. Orgánová toxicita - játra, ledviny, plíce, kardiovaskulární systém, krev, kůže.

11. Orgánová toxicita a nervový systém; šíření nervových vzruchů, neurotransmitery, jejich agonisté a antagonisté.

12. Návykové látky – látky neurostimulační a tlumící; opiáty, stimulanty, kanabinoidy, halucinogeny.

13. Orgánová toxicita a imunitní systém. Antigen, protilátka, hapten, imunita vrozená a získaná, mediátory imunitní odpovědi, alergeny.

14. Látky neurotoxické - organická rozpouštědla, anestetika, psychoaktivní látky (včetně zneužívaných drog).

15. Elektrofilní látky - jejich toxické vlastnosti; imunotoxicita, mutagenita, karcinogenita.

16. Karcinogenita - karcinogenese, genotoxické a epigenetické karcinogeny, strukturní typy karcinogenních látek, karcinogeny v životním prostředí

17. Volné radikály a jejich působení - lipoperoxidace, ROS, RNS; homeostatická regulace koncentrace volných radikálů.

18. Toxické látky v chemických laboratořích - rozpouštědla, oxidační a redukční činidla, toxické kovy a organokovy, toxické produkty reakcí.

19. Ekotoxické látky - persistentní organické látky, těžké kovy, jejich šíření v přírodě, toxické působení.

20. Vztahy mezi strukturou a toxicitou (SAR, QSAR). Chemická reaktivita a toxicita.

NML Toxicology Tutorials, Parts I and II: http://sis.nlm.nih.gov/enviro/toxtutor.html

Základní znalosti chemie organické i anorganické a biochemie.

Basic knowledge of chemistry (organic and inorganic) and biochemistry.

Organická chemie I (alternativně Organická chemie A)

Biochemie I

Organic Chemistry I (or alternatively Organic Chemistry A), Biochemistry