Kopyası farmasotik kapak.jpg

Farmasötik Toksikoloji
Güvenli İlaç Bilimi
Editörler
Gerard J. Mulder
Leiden Amsterdam İlaç Araştırma Merkezi
Leiden Üniversitesi
Leiden
Hollanda
Lennart Dencker
Toksikoloji Profesörü ve Bölüm Başkanı
Eczacılık Fakültesi Dekanı
Uppsala Üniversitesi
Uppsala
İsveç
Çevirenler
Nurşen Başaran
Terken Baydar
Ülkü Ündeğer Bucurgat
Belma Koçer Giray
Aylin Gürbay
Hilal Özgüneş
Gönül Şahin
Hacettepe Üniversitesi
Eczacılık Fakültesi
Farmasötik Toksikoloji Anabilim Dalı
Ankara
Nobel Tıp Kitabevleri
© 2014 Nobel Tıp Kitabevleri Tic. Ltd. Şti.
Farmasötik Toksikoloji
Güvenli İlaç Bilimi
Çevirenler: Nurşen Başaran, Terken Baydar, Ülkü Ündeğer Bucurgat, Belma Koçer Giray,
Aylin Gürbay, Hilal Özgüneş, Gönül Şahin
ISBN: 978-975-420-967-9
Pharmaceutical Toxicology
© Pharmaceutical Press 2006
Gerard J. Mulder ve Lennart Dencker
ISBN-13 978 0 85369 593 6
Bu kitabın Türkçeye çeviri hakkı ©Pharmaceutical Press tarafından Nobel Tıp Kitabevleri Tic. Ltd. Şti.’ne
verilmiştir. 5846 ve 2936 sa­yı­lı Fi­kir ve Sa­nat Eser­le­ri ya­sa­sı hükümleri ge­re­ğince her­han­gi bir bö­lü­mü,
res­mi ve­ya ya­zı­sı, ya­zar­la­rın ve ya­yın­la­yı­cı­sı­nın ya­zı­lı iz­ni alın­ma­dan tek­rar­la­na­maz, ba­sı­la­maz, kopyası
çı­ka­rı­la­maz, fo­to­ko­pi­si alı­na­maz ve­ya kop­ya an­la­mı ta­şı­ya­bi­le­cek hiç­bir iş­lem ya­pı­la­maz.
Düzenleme / Kapak: Nobel Tıp Kitabevleri - Selçuk Ertürk
Baskı / Cilt: Nobel Matbaacılık, Hadımköy-İSTANBUL
Yayımcı
:
Yayımcı Sertifika No
:
Bas­kı / Cilt
:
Matbaa Sertifika No
:
Sayfa Tasarımı - Düzenleme :
Kapak Tasarım
:
Bas­kı Tarihi
:
Nobel Tıp Kitabevleri Tic. Ltd. Şti.
Millet Cad. No:111 34104 Fatih-İstanbul
15710
No-­bel Mat­ba­acı­lık San. Tic. Ltd. Şti.
Kurtini Mevki, General Şükrü Kanatlı Cad.
Ömerli - Hadımköy - İstanbul
12565
Nobel Tıp Kitabevleri, Selçuk Ertürk
Selçuk Ertürk
Ağustos 2013 - İstanbul
NOBEL TIP KİTABEVLERİ TİC. LTD. ŞTİ.
MERKEZ - ÇAPA
Millet Cad. No:111 Çapa-İstanbul
Tel: (0212) 632 83 33
Faks: (0212) 587 02 17
CERRAHPAŞA
Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Karşısı
Park içi Cerrahpaşa-İstanbul
Tel: (0212) 586 17 58
KADIKÖY
Rıhtım Cad. Derya İş Merkezi No: 7
Kadıköy-İstanbul
Tel: (0216) 336 60 08
ANKARA
Sağlık Sokak No:17/C Çankaya (Sıhhiye)
Tel: (0312) 434 10 87
ANTALYA
Meltem Mahallesi Dumlupınar Bulvarı
Başkent Sit. B Blok. No: 4 Meltem
Tel: (0242) 238 15 55
BURSA
Sakarya Mah. Bahriye Üçok Cad. Menekşe
Sok. No: 21/18 Görükle, Nilüfer
Tel: (0224) 224 60 21
DİYARBAKIR
Kurt İsmail Paşa 2. Sokak No: 12/C Ofis
Tel: (0412) 228 93 93
ELAZIĞ
Yahya Kemal Cad. Üniversite Mah. No: 36/B
Tel: (0424) 233 43 43
İZMİR
Kazım Dirik Mahallesi, 186 Sokak No: 21/B
Bornova
Tel: (0232) 343 10 50
SAMSUN
Ulugazi Mah. 19 Mayıs Bulvarı 16/6
Tel: (0362) 435 08 03
Çevirenlerin Önsözü
Toksikoloji, kimyasal maddelerin, fiziksel ve biyolojik etmenlerin canlı organizmalar
ve çevre üzerinde neden olduğu ters etkiler ile ilgilenen, bu etkilerin ortaya çıkma olasılıklarını öngören ve güvenlik değerlendirmesi yapan, farklı bilim dallarının işbirliğini
gerektiren bir bilimdir. Günümüzde, başta ilaç olmak üzere artan kimyasal madde maruziyetine bağlı olarak gözlenen istenmeyen etkiler, toksikolojinin önemini arttırmakta ve
güncelliğini korumasını sağlamaktadır.
Çevirisi yapılan bu kitap, başta mezuniyet öncesi ve mezuniyet sonrası düzeyde
toksikoloji eğitimi almakta olan öğrencilere ve meslek hayatının belirli bir döneminde
bu alana ilgi duyan kişilere yöneliktir. Temel toksikoloji ilkeleri, özel toksik etkiler ve
hedef organ toksisitelerinin yer aldığı bölümlerin dışında, ilaçların veya ilaç kullanımlarının güvenlik/etkinlik değerlendirmesi ile farmakovijilans konuları da ele alınmıştır.
Ülkemizde toksikoloji alanında yayınlanmış yeterli sayıda Türkçe eser bulunmamaktadır. Sunulan kitap, bu eksikliğin giderilmesine katkıda bulunmak amacıyla dilimize
çevrilmiş ve kitabın dilinde özellikle toksikoloji terimleri için uygun Türkçe karşılıklar
kullanılmaya çalışılmıştır.
Kitabın basımı sırasındaki titiz çalışmaları nedeniyle Nobel Tıp Kitabevleri çalışanlarına teşekkürlerimizi sunarız.
Nurşen Başaran
Terken Baydar
Ülkü Ündeğer Bucurgat
Belma Koçer Giray
Aylin Gürbay
Hilal Özgüneş
Gönül Şahin
İçindekiler
ULLA lisansüstü eczacılık serileri
Önsöz
Başyazarlar hakkında
Yazarlar
1
xi
xiii
xv
xvii
Genel toksikoloji
1
Björn Hellman
Toksisite kavramı kolay tanımlanmaz
2
Her ilacın özgün bir toksikolojik özelliği vardır
Zehir özelliğini veren sadece “doz” mudur?
3
3
İlaçlar hem ani, hem gecikmiş toksisiteye neden olabilir
5
Biyoyararlanım ve toksikokinetik: Sistemik toksisite için
iki önemli etken
6
Doz-yanıt ve eşik değerler: Toksikolojide temel kavramlar
12
Toksisite deneyleri tehlike tanımlanmasında ve güvenlik
değerlendirmesinde gereklidir
Güvenlik aralıkları
21
25
Genel toksisite çalışmaları
26
Özgül ters sağlık etkileri hakkında çalışmalar
29
Toksikodinamik: Pek çok farklı toksisite mekanizması vardır
35
Toksisite verilerinin değerlendirilmesi her zaman basit değildir
Sonuç
36
38
İleri okuma
39
2
İlaç metabolizması: Ksenobiyotiklerin etkisizleşmesi
ve biyoetkinleşmesi
41
Gerard J. Mulder
Genel giriş
41
Faz 1 metabolizması
44
Faz 2 tepkimeleri (konjugasyonlar)
53
İlaç geliştirilmesi için hayvan türlerinin seçimi
Stereoizomerler
60
60
vi
İçindekiler
Genetik farklılık ve çeşitlilik
61
Toksik metabolitlere biyoetkinleşme ve
idiyosenkratik tepkimeler
61
İlaç etkileşmeleri: Biyotransformasyon
İleri okuma
3
65
66
Toksisitenin moleküler ve hücresel mekanizmaları
67
J Fred Nagelkerke ve Bob van de Water
Toksisitenin moleküler mekanizmaları
Hücresel işlev bozukluğu
Hücre yıkımı
68
70
75
Hasara hücresel yanıtlar: stres kinazlar ve
yardımcı moleküller
80
Hücrenin hayatta kalması ve apopitoz veya nekroz
arasındaki dönüm noktaları
İleri okuma
4
81
81
Teratoloji
83
Lennart Dencker ve Bengt R. Danielsson
Yetişkinlerde üreme toksikolojisi
83
Teratojenez 85
Teratolojinin genel ilkeleri
87
Teratojenezde insan ile ilişkili etmenlerin değerlendirilmesi
İlaçlar için gebelik sınıflandırması
İlaçların neden olduğu teratojeniteye bazı örnekler
Sonuç
90
104
İleri okuma
5
88
89
104
Genotoksisite
105
Björn Hellman
Genotoksik bileşikler, mutajenler, klastojenler ve anojenler
106
Olası genotoksik etkinin değerlendirilmesinde kullanılan ölçütler
Kısa süreli genotoksisite testleri
114
İlaçların güvenilirlik değerlendirmesinde önemli bir konu:
Eşik doz var mı?
118
DNA onarımında aslına uygunluğun korunması
Genotoksik bileşikler ve genetik hastalıklar
Sonuç
120
İleri okuma
121
119
120
107
İçindekiler
6
İlaçların kanserojenitesi
vii
123
Gerard J. Mulder
İyi huylu ve kötü huylu tümörler ve sınıflandırılmaları
125
Kanserojenite mekanizması: Başlama, gelişme ve ilerleme
127
Tıbbi ürünler için kanserojenite çalışmalarına ne zaman
gereksinim duyulur?
128
İlaçların olası kanserojenitesinin değerlendirilmesi
129
İnsanda bir ilacın kanserojenik etkisi nasıl ortaya çıkartılır?
İleri okuma
7
134
135
Karaciğer toksisitesi
137
J. Fred Nagelkerke
Karaciğerin anatomisi
Karaciğerin işlevleri
137
139
Karaciğer toksisitesinin çeşitleri
142
Karaciğer toksisitesinin değerlendirilmesi:
Biyogöstergeler ve tanılar
Hepatotoksik ilaç örnekleri
İleri okuma
8
145
146
148
Böbrek toksisitesi
149
Bob van de Water
Renal yapı ve işlev
149
Böbrek toksisitesini belirleyen koşullar
151
Renal hücre hasarının çeşitleri ve sonuçları
Renal yetmezliğin klinik göstergeleri
Renal hasarın tamir işlemleri
153
154
155
Nefrotoksisite araştırmalarında in vitro örnekler
İlaçların neden olduğu renal toksisite örnekleri
İleri okuma
9
156
157
160
Solunum sistemi toksisitesi
161
Eva Brittebo
Solunum sisteminin yapısı ve işlevi
161
Solunum toksisitesine katkıda bulunan etmenler
Solunum sisteminin toksik maddelere yanıtları
163
166
Solunum sistemi toksisitesini araştırma yöntemleri
Solunum sistemine toksik maddeler
İleri okuma
175
170
169
viii
10
İçindekiler
İmmünotoksisite
Camilla Svensson
177
İmmün sistem 177
İmmün baskılanma 178
İmmün yanıt artışı 179
Aşırı duyarlılık 179
Otoimmünite 186
İmmün sistemde değişiklikler yapan ilaç örnekleri 188
İlaçların immünotoksisitesinin değerlendirilmesi 190
İleri okuma 192
11
Klinik toksikoloji
Hans Persson
193
Klinik toksikoloji nedir? 193
Genel kavramlar 194
Aşırı doz ilaç tedavisi 197
Özgül zehirlenmeler 204
Sonuç 207
İleri okuma 208
12
İlaçların güvenlik değerlendirmesi:
Düzenleyici yaklaşımlar
Jan Willem van der Laan
Küresel ortamda Avrupa yönetmeliği 209
İyi laboratuvar uygulamaları 210
Klinik araştırmalar yönetmeliği 211
Pazarlama uygulamaları: biçim ve uygulama esasları 212
Güvenlik değerlendirmesi her zaman tedavi edici etkinlikle ilişkili
olarak yapılmalıdır 213
Güvenlik değerlendirmesi, hayvan çalışmalarından insandaki etkilere
ve maruziyete uyarlamayı gerektirir 215
Güvenlik değerlendirmesi aşamalı bir süreçtir 215
İnsanlarda ilk kullanımı desteklemek için gerekli güvenlik çalışmaları
İleri klinik çalışmalar ve satış iznini desteklemek için gerekli
güvenlik çalışmaları 219
Özel topluluklar 220
Özel ürünler 222
Hayvan çalışmalarının öngörüsel değeri 226
Pazarlama sonrası güvenlik değerlendirmesi 227
Bilgi kaynakları
227
209
218
İçindekiler
13
Farmakovijilans
ix
229
Sten Olsson ve Ronald Meyboom
Ters reaksiyonlar ve ilaca bağlı diğer sorunlar
230
Ters ilaç reaksiyonlarının epidemiyolojisi ve kendiliğinden raporlama
Veri değerlendirilmesi
233
Olguda neden-sonuç ilişkisinin değerlendirilmesi
Veriden bilgiye
233
235
Uyarının saptanması
235
Kanıta yönelmek ve uyarının önemi
Veri kullanıcıları
236
237
Kendiliğinden raporlamanın zayıf ve güçlü yönleri
Farmakovijilanstaki diğer yöntemler
237
239
Uluslar arası farmakovijilans ve Uppsala’daki
Uluslar arası farmakovijilans DSÖ işbirliği merkezi
Uluslar arası işbirliğinin diğer yapıları: EudraVijilans
İlaç güvenlik bilgisinin iletimi
İleri okuma
241
Bilgi kaynakları
Dizin
243
241
241
240
240
232
ULLA lisansüstü eczacılık serileri
ULLA dizileri, lisansüstü eczacılık bilimleri öğrencileri için, temel başlangıç kitaplarının
yeni ve yenilik getirici serileridir.
Bu yeni diziler, ULLA Kurulu (İleri Düzey Eczacılık Eğitim ve Araştırma Avrupa
Üniversite Kurulu) tarafından oluşturulmuştur. Kurul, sürekli büyüyen ve gelişen eczacılık bilimleri eğitimi ve araştırmaları için bir Avrupa akademik işbirliğidir. Bu kurul,
1990’da kurulmuştur ve tüm Avrupa’daki önde gelen üniversitelerin eczacılık bölümlerini içermektedir:
•
•
•
•
•
•
Eczacılık Fakültesi, Uppsala Üniversitesi, İsveç
Eczacılık Okulu, Londra Üniversitesi, Birleşik Krallık
Leiden/Amsterdam İlaç Araştırma Merkezi, Leiden Üniversitesi, Hollanda
Vrije Üniversitesi, Amsterdam, Hollanda
Danimarka Üniversitesi, Eczacılık Bilimleri Kopenhag, Danimarka
Eczacılık Fakültesi, Paris Sud Üniversiteleri, Fransa
ULLA dizilerinin yazı işleri kurulu, bu Avrupa Enstitülerinin değişik eczacılık bilimlerinde,
kendi alanlarında uzman akademisyenlerinden oluşur.
Eczacılık bilimlerinde, yılda yaklaşık üç kitap yayınlanır, başlıklar şunları içerir:
Farmasötik Toksikoloji
Pediatrik İlaç Uygulamaları
Moleküler Biyofarmasötikler
Bu temel dizilerin başlıkları, esas olarak doktora öğrencilerine yöneliktir ve aynı
zamanda, bilim uzmanlığı lisansüstü öğrencileri, özel ders alan lisans öğrencileri ve
eczacılık alanındaki bilim insanlarının araştırmaları için genel başvuru özelliğindedir.
Kurul hakkındaki ileri bilgiye www.u-1-1-a.org adresinden ulaşılabilir.
Önsöz
İlaç güvenliği konusundaki temelleri içeren bu kitap, lisans ve lisansüstü düzeyindeki
eczacılık ve farmasötik bilimler öğrencilerine yöneliktir. Diğer toksikoloji kitaplarına
göre daha çok, tedavide kullanılan ilaçlar üzerinde durulmuştur: Yeni ilaçların ruhsatlandırılması ve farmakovijilans da dahil olmak üzere, ilaçların en önemli güvenlik sorunlarını kapsamaktadır.
Bu kitap, ilaç toksisitesinin her yönünü ele almamıştır: Ana konular ve ilaç toksisitesinin hedef organlarını inceleyen sınırlı sayıda alan seçilmiştir. Kitap bölümleri kısa genel
derlemeleri ve/veya bazı araştırma konularını içerecek şekilde düzenlenmiştir. Toksikoloji
ve ilaçların güvenliği konuları geniş bir şekilde yansıtılmıştır: Düzenli yapılan toksisite
taramalarının yanı sıra, bazı istenmeyen ilaç etkilerinin anlaşılabilmesi için, mekanizmaya
yönelik kapsamlı araştırmalara da yer verilmiştir. Örneğin, sıçanlarda belli bir organda
ilaçla oluşan tümörlerin mekanizmasının araştırılması, bunların hastalarla ilişkisinin belirlenmesi ve ilacın insanda kullanımına izin verilebilmesi için gerekli olabilir.
Temel toksikoloji ilkelerine genel bir girişten sonra, ilaçların organ toksisiteleri,
karaciğer, böbrek, solunum sistemi ve immün sistem toksisitesi bölümleri ile açıklanmıştır. Yeni ilaçların veya ilaç kullanımlarının güvenlik/etkinlik değerlendirmesiyle son
derece ilgili, ancak özel, teratoloji ve genotoksisite/kanserojenite konuları da incelenmiştir. Mekanizma ile ilgili bakış açıları ve aynı zamanda güvenlik değerlendirilmesi
yöntemleri ve farmakovijilans da ele alınmıştır.
Bir ilacın doğru ve güvenli kullanımının değerlendirilmesinde, her kullanım için,
etkinlik/güvenlik dengesi sorgulanmalıdır ve farmasötik bilimlerle ilgili kişiler, dengenin
her iki tarafının da farkında olmalıdır. Bu nedenle sunulan kitap, farmakoloji temel kitaplarının tamamlayıcısıdır. Temel toksikoloji bilgi ve yöntemleri ile yeni bir ilaç için etkinlik/güvenlik dengesi değerlendirilmesiyle ilişkili güvenlik konularını birleştirmektedir.
Gerard J Mulder ve Lennart Dencker
Nisan 2006
Editörler Hakkında
Gerard J Mulder, Leiden Üniversitesi’nde toksikoloji profesörüdür; ULLA Kurulu’nun
paydaşlarından olan Leiden/Amsterdam İlaç Araştırma Merkezi (LACDR)’nin araştırma yöneticiliğini yapmıştır. Doktorasını 1973’de, Groningen Üniversitesi’nde almış ve
1975/1976’da, Dr. James R Gillette ile, Ulusal Sağlık Enstitüsü, Bethesda, MD, ABD’de
doktora sonrası çalışmalar yapmıştır. Özellikle glukronidasyon, sülfasyon ve glutatyon
konjugasyonu olmak üzere in vivo ve in vitro ilaç metabolizması konusunda çok sayıda
yayını bulunmaktadır. 200’ün üzerinde yayının yazarıdır ve bu alanda birçok kitabın
başyazarlığını yapmıştır. Ksenobiyotiklerin karaciğer ve böbrek toksisite mekanizmaları
ile kimyasal kanserojenez, başlıca ilgi alanlarıdır.
Gerard Mulder, Hollanda İlaç Değerlendirme Kurulu’nun üyesidir, aynı zamanda
Hollanda Meslek Güvenliği Uzmanlar Komitesinin başkanıdır. Bu sıfatla hem tıbbi ilaçların, hem de mesleki kimyasal maddelerin risk değerlendirilmesiyle ilgilenmektedir.
Lennart Dencker, İsveç Uppsala Üniversitesi Eczacılık Fakültesinde Toksikoloji
Profesörü ve Toksikoloji Bölüm Başkanıdır ve 1999–2005 yıllarında Dekanlık yapmıştır. Stokholm’deki, İsveç Kraliyet Veteriner Okulu’ndan DVM (1970) ve Uppsala Üniversitesi’nden toksikoloji doktorası (1976) almıştır. Bethesda MD, ABD Ulusal
Sağlık Enstitüsü’ndeki doktora sonrası dönemini takiben 1986 yılında profesör ve Toksikoloji Bölümü Başkanı olana kadar Uppsala Üniversitesi’nde farklı öğretim ve araştırma görevlerinde bulunmuştur.
Lennart Dencker, Ulusal İlaç Yönetimi, Ulusal Kimyasal Maddeler Denetim Kurulu, Ulusal Gıda Yönetimi ve İsveç Çevre Koruma Örgütü ve Toksikoloji Burs İnceleme Komitesi gibi çok sayıda ulusal kurulda, aynı zamanda Avrupa Bilim Kuruluşu, Strazburg (Toksikoloji Yönlendirme Grubu) ve Norveç Araştırma Kurulu gibi
uluslararası kuruluşlarda görev yapmıştır ve yapmaktadır. 1993’de Uppsala’da yapılan
EUROTOX’93’ün ve İsveç Toksikoloji Derneği’nin başkanlığını yapmıştır. Uluslararası
hakemli dergilerde 100’ün üzerinde makalesi yayınlanmıştır.
Yazarlar
Eva Brittebo, MSciPharm, PhD
Farmasötik Toksikoloji Profesörü, Uppsala Üniversitesi, Farmasötik Biyobilimler
Anabilim Dalı, Toksikoloji Bölümü, Uppsala, İsveç
Bengt R. Danielsson, MD, MSciPharm, PhD
Tıbbi Ürünler Kurumu Farmakoloji ve Toksikoloji Profesörü, Uppsala, İsveç ve Uppsala
Üniversitesi, Farmasötik Biyobilimler Anabilim Dalı, Toksikoloji Bölümü, Farmasötik
Toksikoloji Profesörü, Uppsala, İsveç
Lennart Dencker, PhD
Toksikoloji Profesörü, Uppsala Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dekanı ve Toksikoloji
Bölümü Başkanı, Uppsala, İsveç
Björn Hellman, MSciPharm, PhD
Toksikoloji Kıdemli Öğretim Üyesi ve Toksikoloji Çalışmaları Yöneticisi, Uppsala
Üniversitesi, Farmasötik Biyobilimler Anabilim Dalı, Toksikoloji Bölümü, Deneysel
Mesleki ve Çevresel Tıp Doçenti, Uppsala, İsveç
Ronald Meyboom, MD, PhD
Tıbbi Danışman, DSÖ Uppsala İzleme Merkezi, Uppsala, İsveç; Utrecht Üniversitesi,
Farmasötik Bilimler Fakültesi, Farmakoepidemiyoloji ve Farmakoterapi Bölümü,
Kıdemli Araştırmacı, Utrecht, Hollanda
Gerard J. Mulder, PhD
Emekli Toksikoloji Profesörü, Leiden Üniversitesi, Leiden Amsterdam İlaç Araştırma
Merkezi (LACDR), Leiden, Hollanda
J. Fred Nagelkerke, PhD
Leiden Üniversitesi, Leiden Amsterdam İlaç Araştırma Merkezi (LACDR) Toksikoloji
Bölümü Doçenti, Leiden, Hollanda
xviii
Yazarlar
Sten Olsson, MSciPharm
DSÖ Uppsala İzleme Merkezi Dış İlişkiler Başkanı, Uppsala, İsveç
Hans Persson, MD, MDhc
İsveç Zehir Merkezi, Klinik Toksikoloji Danışman Doktoru, Stokholm, İsveç
Camilla Svensson, MSciPharm, PhD
Uppsala Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Farmasötik Biyobilimler Anabilim Dalı, Toksikoloji Bölümü, Uppsala, İsveç
Bob van de Water, PhD
Leiden Üniversitesi, Leiden Amsterdam İlaç Araştırma Merkezi (LACDR) Toksikoloji
ve Güvenlik Bilimi Bölümü Profesörü, Leiden, Hollanda
Jan Willem van der Laan, PhD
Halk Sağlığı ve Çevre Enstitüsü, Bilthoven ve Hollanda İlaç Değerlendirme Komisyonu,
Hague, Hollanda
1
Genel toksikoloji
Björn Hellman
Toksikoloji, ilaç endüstrisinde yeni ilaçların geliştirilmesi sürecinin önemli bir
kısmını oluşturur, çünkü güvenilirlik ve etkinlik arasındaki dengenin mutlaka
kurulması gerekir. Farklı yan etkiler ve etkileşmeler de dahil, ilaç toksisitesi
hakkında ortaya çıkacak bilgi, ilaç kullananlar kadar, eczacılar, insan sağlığı
ile uğraşanlar, tıbbi ürünler ile ilgili konularda kural koyucu idari kurumlar
ve ilaçların güvenilir bir şekilde kullanımı ile farklı açılardan sorumluluğu
olanlar için büyük bir endişe kaynağıdır. Günümüzde toksikolojik bilgilerin
birçoğunu sanal ortamda kolayca bulmak olasıdır, ancak bu bilgiler her zaman
doğru değildir. Diğer taraftan, en güvenilir bilgiyi değerlendirebilmek için bile
toksikolojideki temel ilkelerin bilinmesi gerekir.
Birçok toksikolojik verinin deney hayvanları ile yapılan çalışmalardan elde
edildiği gerçeği, güvenilirlik değerlendirmelerinde toksikolojik verilerin nasıl
kullanılacağı bilgisi kadar, toksisite deneyleri ile öngörülen bilginin de önemini
güçlendirmektedir. Bir kimyasal maddenin “toksikolojik özelliği” değerlendirilirken, emilim (absorpsiyon), dağılım, metabolizma ve atılım (“EDMA”) hızı ve
yolu kadar ani ve gecikmiş ters etkiler, toksisitenin hedef organları, zehirlenmenin klinik bulguları, etki mekanizması(ları) ve doz-yanıt ilişkisinin bilgileri de
toplanmaktadır.
Bu bölümde, insanların kullanımı için üretilen ilaçların güvenilirlik değerlendirmesinde, toksisite verilerinin nasıl kullanıldığının anlaşılabilmesi için
bilinmesi gereken toksikolojinin temel ilkelerine odaklanılacaktır. Toksik maddelerin doz-yanıt ilişkisi ve farmakokinetikleri (“toksikokinetikleri”)’nin nicel
özellikleri genellikle farmakolojik özelliklerine çok benzerlik gösterdiğinden,
varsa farklılıklar öne çıkartılarak bu konular özet olarak incelenecektir.
2
Genel toksikoloji
Toksisite kavramı kolay tanımlanmaz
Toksikoloji (“zehirler” bilimi), canlı organizmalarda kimyasal maddelerin neden olduğu ters etkilerle ilgilenir. Bu kimyasal maddeler (“toksik maddeler”) hem sentetik maddeler (“ksenobiyotikler” veya “yabancı bileşikler”) hem de bakteri, hayvan
veya bitkilerden (genellikle toksin veya hayvan zehiri “venom” diye adlandırılan)
doğal olarak oluşan bileşiklerdir. Toksikoloji çok dallı (multidisipliner) bir bilimdir
ve farklı bilim dallarına ait (biyokimya, hücre biyolojisi, fizyoloji ve analitik kimya)
bilgi ve yöntemleri uygular. Toksikoloji esas olarak insan sağlığı açısından toksisiteyi tanımlama ve değerlendirmeye odaklanır; ilaçların güvenilirlik değerlendirmesini yaparak insan sağlığına yönelik tehlikeleri ve riskleri öngörmeyi amaçlar.
Toksisite genellikle canlı organizmada hasar yapan bir maddenin içsel yeteneği olarak tanımlanır. Bu tanım, sonuçta hasarın nasıl tanımlandığına bağlı
olduğu için anlaşılır değildir. Toksisite, yaşamsal bir işlevin değişikliği, azalması veya kaybedilmesi ile ilgili ters etki olarak da tanımlanabilir; diğer (örn.
çevresel) etmenlerle oluşturulan baskı (stres) ile başetme yeteneğinin bozulması
da bu tanım içinde yer alır. Örneğin, 1984 yılındaki Bhopal felaketinden (metil
izosiyanatın kazara sızıntısı nedeniyle ciddi akciğer toksisitesi ortaya çıkmıştır)
kurtulanların akciğer işlevlerindeki azalma, onların hafif enfeksiyonlara daha
duyarlı olmalarına yol açmıştır. Kaza 20 yıldan fazla süre önce olduğu halde, bu
üzücü olay yüzünden insan ölümleri devam etmektedir.
İlaçlar sağlık üzerinde önemsizden zararlıya kadar değişen çok geniş istenmeyen
etkilere neden olabilmektedir. İlaçların güvenilirlik değerlendirmesinde toksikologlar, genellikle tedavi edici dozlara maruziyet durumunda doğrudan ortaya çıkan ters
etkilere odaklanır. Ancak zararlı etkiler, örn. kusurlu oluşumlar (malformasyonlar)
hatta ölümler, gerekli bir maddenin ilaca bağlı (örn. A vitamini veya selenyum)
eksikliği gibi dolaylı etkinin sonucu da olabilir. Bunun yanısıra, toksik maddeler
(ilaçlar da dahil) etkileşme sonucu artmış veya azalmış yanıtlara yol açabilir.
İşlev yeteneğinin bozulmasına yol açan morfolojik, fizyolojik, gelişim, büyüme ve yaşamda olan değişiklikler; “toksik”, “sağlığa zararlı”, “zarar veren”, “zararlı”, “hasar yapıcı”, “yıkıcı”, “istenmeyen”, “ters” veya “yan” etkilerin özgün
örnekleridir. Ancak, kan basıncındaki hafif bir değişiklik veya lenfosit alt gruplarında küçük bir farklılık, ters etki olarak kabul edilmeli midir? Bu durumlar eğer
(hızla) geri dönüşlü ise aynı zamanda; sadece maruziyetin biyolojik göstergeleri
olarak da kabul edilebilir.
Zehir özelliğini veren sadece “doz” mudur?
3
Sonuç olarak, şiddetli ters etkilerin kolayca tanımlanabildiği durumlar
olduğu gibi, insan sağlığı konusunda önemi şüpheli olan “gri bölge” etkileri de
bulunmaktadır.
Her ilacın özgün bir toksikolojik özelliği vardır
Çoğu kez tedavi edici kullanımlarına göre sınıflandırılan ilaçlar, çeşitli etki mekanizmalarıyla farklı şekilde ters etkiler ortaya çıkaran birçok farklı maddeyi içerir. Aynı sınıfta bulunan tedavi edici maddeler çoğu kez aynı ters etkileri gösterir (‘sınıf etkileri’).
Örneğin, steroid olmayan antiinflamatuvar ilaçların ortak gastrointestinal yan etkileri
vardır ve nefrotoksik de olabilirler; ama her farklı bileşiğin kendine özgü bir “toksikolojik özelliğinin” olması beklenir. Bu özelliğin belirtilmesinde bileşiğin kimyasal
ve fiziksel özelliklerinin (suda çözünürlük, hidrojen bağlama, tepkisellik, büyüklük,
iyonizasyon derecesi vb.) çok önemli rolü olması nedeniyle, bir kimyasal maddenin
toksisitesini araştırırken ve değerlendirirken bunların bilinmesi ön koşuldur.
Bir ilacın biyolojik etkileri, genellikle ana bileşiğin veya metabolitlerinin
kimyasal yapısına bağlıdır ve bu kimyasal ve fiziksel özellikler bir maddenin neden olabileceği bölgesel veya sistemik ters etkileri büyük ölçüde belirler. Birçok
ilaç absorbe edildikten ve dağılıma uğradıktan sonra etkisini (sistemik etkiler)
gösterirken, bazı kimyasal maddeler (örn. kuvvetli asitler ve bazlar veya epoksitler gibi oldukça saldırgan bileşikler) ilk temas yerinde birincil etkilerini gösterir.
Yüze sıçrayan kuvvetli alkali maddelerin gözde ve ciltte yaptığı ciddi yanıklar,
aşındırıcı maddelerin yutulmasıyla sindirim sistemi epitel hücrelerindeki ülserler
ve tahriş edici bir maddenin solunum ile alınmasını takiben solunum yollarındaki
yangı (inflamasyon) bunlara özgü örneklerdir.
Sonuç olarak, her bileşiğin kendine özgü toksikolojik özellikleri (sınıf etkileri
dahil) olması beklenmelidir; toksisitenin görüldüğü bölgeyi, çoğunlukla bileşiğe
maruziyet yolu ve bileşiğin fizikokimyasal özellikleri belirler.
Zehir özelliğini veren sadece “doz” mudur?
Toksikolojideki en temel kavramlardan biri maddeyi zehir yapanın ‘doz’ olduğudur.
Bunun anlamı, her kimyasal maddenin belli bir dozda toksik olacağıdır. Bazı bileşikler çok az miktarda alındığında öldürücü olabilirken (örn. botulinum toksini),
bazı bileşiklerin ters etkileri, ancak göreceli olarak fazla miktarlarda alındıkları za-
4
Genel toksikoloji
man görülebilmektedir (örn. sakkarin). Genellikle kimyasal bir madde önemli bir
bölgeye, yeterince uzun bir süre, yeterli yüksek bir konsantrasyonda ulaşmadıkça,
hiçbir ters etki oluşturamaz. Bu da, çok toksik bir maddenin kapalı bir kapta tutulduğu sürece zararsız olduğu, ancak göreceli olarak toksik olmayan kimyasal bir
maddenin dikkatsizce kullanıldığı zaman tehlikeli olabileceğini göstermektedir.
Çoğu ilaç ağız yoluyla (oral) alınır ve bu durumda dozun özgün ölçütleri, mg/
kg veya μmol/kg vücut ağırlığı (veya türlerarası karşılaştırmalar için cm2 vücut
yüzeyi başına)’dır. Aynı ölçütler damar içi (intravenöz) uygulama ve diğer bolus
doz tiplerinde de kullanılır. Sprey kullanılan solunum çalışmalarında sadece doz
değil, aynı zamanda konsantrasyon da önemlidir ve aynı şartlar deriye uygulanan ilaçlar için de geçerlidir. Az miktardaki ilaç, aşırı yüksek konsantrasyonda
verildiğinde, ilacın bölgesel olarak kuvvetli bir etkisi olabilir (örneğin, ciddi bir
kızarıklığa -eriteme- neden olabilir), ancak aynı miktar ilaç çok daha seyreltik bir
şekilde uygulanacak olursa herhangi bir bölgesel etki oluşturmayabilir.
Dozaj (doz uyarlama)’dan söz etmek, genellikle dozdan söz etmekten daha
çok bilgi verir. Dozaj, belli bir sürede (örneğin tekrarlanan doz toksisite çalışması) organizmanın aldığı veya organizmaya verilen toksik madde miktarı olarak
tanımlanabilir ve bu durumda özgün ölçü birimi mg/kg vücut ağırlığı/gün’dür.
Mevcut maruziyetin daha da iyi ölçütü, içsel (sistemik) dozdur, çünkü maruziyetin bu şekildeki ifadesi (en azından sistemik etkileri olan toksik maddeler için),
olası ters sağlık etkileri açısından doz veya dozajdan çok daha önemlidir. Bu
nedenle içsel doz (genellikle toksik maddenin kandaki konsantrasyonu) ilaçların
toksisite çalışmalarında düzenli olarak izlenir. Bir ilacın toksisite çalışmalarını
planlarken (özellikle uzun dönem çalışmada) uygun dozajın seçimi çok önemlidir. Çok düşük dozajlarda ciddi sağlık etkileri gözden kaçırılabilir. Özellikle
kemiricilerde 2 yıllık kanserojenite çalışmalarında olduğu gibi, deney hayvanlarının belli bir kısmının sağ kalmasına dayanan veri yorumu, eğer dozaj çok
yüksekse, erken hayvan ölümlerinin gözlenmesi ile bozulabilir.
Toksik maddelerin etki bölgesindeki konsantrasyonları dozajla ilişkilidir.
Son “hedef dozu” (örn. hedef bölgede gerekli bir süre bulunan toksik madde
miktarı), maruziyet şekli ve toksik maddenin emildikten sonra vücuttaki
yazgısı gibi birçok etkenle kontrol edilir. Belli bir toksik maddeye maruz kalan
bireyler (ve türler) arasında duyarlık açısından büyük farklılıklar olabilir. Bireyler arası ve bireyler içi duyarlık farklılıkları, genetik yapı, yaş, cinsiyet, sağlık
ve beslenme durumu, diğer toksik maddelere önceki ve devam eden maruziyet
İlaçlar hem ani, hem gecikmiş toksisiteye neden olabilir
5
ve iklim koşulları gibi birçok etkene bağlıdır. Diğer koşullarda olabilecekleri
öngörebilmek amacıyla daha önce yapılan araştırmalardan elde edilen sonuçları
kullanırken, tüm bu etkenler dikkate alınmalıdır.
Sonuç olarak, her ne kadar “doz” kavramı oldukça basit gibi görülse de açık
bir şekilde tanımlamak kolay değildir. “Dışsal doz” (ağızdan alınan, solunan veya
deriye uygulanan asıl miktar), “sistemik (veya içsel) doz” (genellikle kandaki
konsantrasyonu), “doku (veya organ) dozu” (toksik maddenin emilim, dağılım
ve metabolizmasından sonraki çeşitli dokulardaki miktarı veya konsantrasyonu)
veya “hedef dozu” (hedef bölgede yeterli süre bulunan son toksik madde miktarı)
ile ilgili olabilmektedir. Doku ve hedef dozlarını ölçmek genellikle çok zordur
(özellikle insanda), bu nedenle sistemik doz, genellikle sağlığa ters etkilere ilişkin
risk açısından maruziyetin en kesin ölçüsüdür.
İlaçlar hem ani, hem gecikmiş toksisiteye neden olabilir
Geçmişte, eğer bileşik yüksek tek bir dozda uygulandığında, ani ters etkileri
yoksa, çoğu kez zararsız olarak düşünülürdü. Günümüzde bazı toksik maddelerin
vücutta biriktiği ve maruziyet yeterince uzun süreli ise düşük dozlarda bile bu
maddelerin dokulara ulaşan düzeylerinin, “doku dozları”nın, önemli derecede
yükselebildiği anlaşılmıştır. Bazı tipteki toksik maddelere (örn. güçlü genotoksik
maddeler) kısa dönem düşük doz maruziyetin bile gecikmiş ters etkilere [kötü
huylu (malign) tümörler] yol açmaya yeterli olduğu anlaşılmıştır.
Toksisite testlerinde maruziyetin süresi ve sıklığını tanımlamak için “akut”
ve “kronik” terimleri kullanılır, ancak bu terimler gözlenen ters etkilerin özelliklerini açıklamak için de kullanılabilir. Bu nedenle, tek doz maruziyet, her ne
kadar birçok durumda akut etkilerle (örn. maruziyetten sonra birkaç dakika ile
birkaç güne kadar görülebilen ani oluşan ters etkiler) ilişkilendirilse de, belli bir
süre geçtikten sonra görülebilecek gecikmiş ters etkilere de neden olabilir. Akut
maruziyet ile gecikmiş etki için belirgin bir örnek; plutonyum-239 (Pu+4 tuzu
şeklinde)’un akut solunmasından sonra görülen akciğer kanseridir. Daha seyrek
görülen ancak çok çarpıcı bir örnek ise organik fosforlu triortokrezilfosfat esterine maruz kalan insanlarda gözlenen geçikmiş nörotoksisitedir. Son örnekte,
kazara akut oral maruziyetten birkaç gün sonra diğer birçok organofosfat esterleri ile oluşan akut etkinin özgün kolinerjik zehirlenme belirtileri görülmeksizin
merkezi ve periferal sinir sisteminde ciddi aksonopati gözlenmiştir. Uzun dönem
kronik maruziyetler genellikle kronik etkiler ile ilişkilidir.
6
Genel toksikoloji
Maruziyetin süresine ve sıklığına bağlı olarak kimyasal maddelerin deneysel
toksisite çalışmaları, genellikle kısa dönem veya uzun dönem (kronik) toksisite
çalışmaları olarak nitelendirilir. Bu deneylerdeki ilaç uygulama yolları, mutlaka
ilacın amaçlanan kullanım yolunu kapsamalıdır. Bir akut çalışmada en fazla maruziyet süresi genellikle 24 saat ile sınırlandırılır. Bileşik ağız yolu (örn. birçok
çalışmada tek bir doz), solunum (örn. 6 saat) veya deri yolu (tıraşlanmış deri bölgesine genellikle 24 saat) ile verilebilir. Kısa dönem tekrarlanan doz çalışmasında (önceden subakut çalışma olarak adlandırılan) maruziyet süresi en fazla bir ay
olarak sınırlandırılır. Subkronik toksisite çalışmasının süresi, deney hayvanının
yaşam süresinin %10’u kadardır (bu süre kemiriciler için 90 gündür).
Uzun dönem toksisite çalışmasındaki maruziyet süresi, en az 12 ay olmalıdır,
ancak fare ve sıçanlarda genellikle 18-24 hafta uygulanır. Uzun dönem toksisite
çalışmalarında, incelenen bileşik besinle veya içme suyuna konularak (devamlı
maruziyet), gavaj veya kapsül ile (genellikle günde bir kez oral doz, 5 gün/hafta),
deri üzerine (genellikle günde bir uygulama, 5 gün/hafta) veya solunan havayla
(örn. 8 saat/gün, 5 gün/hafta) uygulanabilir. Bazı çalışmalarda deney hayvanlarının
birkaç nesli maruz bırakılır (örn. İki nesil üreme toksisitesi çalışmaları).
Biyoyararlanım ve toksikokinetik:
Sistemik toksisite için iki önemli etken
Biyoyararlanım, kimyasal maddenin uygulama yerinden sistemik dolaşıma ne
ölçüde ulaşabildiğinin göstergesidir. Doruk biyoyararlanım (ve dolayısıyla en
yoğun ve hızlı ortaya çıkan toksik yanıt), biyoyararlanımın %100 tanımlandığı
damar içi uygulamadan sonra olur. Bileşiğin vücuda giriş yolu, biyoyararlanımı
belirleyen etmendir. Maddenin kimyasal ve fiziksel özellikleri, emilimi (hızını)
ve ilk geçiş metabolizmasını belirler. Oral uygulama sonrası ilk geçiş metabolizması yoksa, tam olarak absorbsiyona uğrayan maddeler için biyoyararlanım
%100’e yakın olabilir, ancak bu oran genellikle daha azdır.
Diğer bir önemli etmen ise toksik maddenin çevresel zemininden (nanopartiküller, solunan partiküller, yavaş salınım ürünleri, kremler, vb.) salınma hızıdır. Birçok toksik madde basit difüzyonla absorbe olduğundan; büyük, yağda
çözünürlüğü az, iyonize moleküllerden çok, küçük, yağda çözünür ve iyonize
olmamış moleküller genel olarak tam absorbe olmaya daha uygundur (daha iyi
biyoyararlanımı vardır).
Biyoyararlanım ve toksikokinetik
7
Toksik maddelerin absorpsiyon, dağılım, metabolizma ve atılım hız ve yolları üzerine çalışmalar, toksikokinetik çalışmalar olarak bilinir. Bu çalışmalar,
ilaç ve metabolitlerine sistemik maruziyeti değerlendirmek için önemlidir, çünkü kanda bulunanlar dokulara da ulaşacaktır. Kimyasal maddenin deney hayvanlarında toksikokinetik çalışmaları yapılırken bileşik ya olduğu gibi veya
radyoaktif bir izotop (genellikle trityum (3H) veya karbon-14 (14C)) ile işaretlenerek uygulanabilir. Bu şekilde toksik maddenin (ve/veya metabolitlerinin)
konsantrasyonu, çeşitli zaman dilimlerinde farklı vücut sıvılarında, organlarda
ve/veya vücut atıklarında gaz veya sıvı kromatografisi yöntemleri ve/veya kütle spektrometrisi ile ölçülür. Toksikokinetik çalışmaları yapılırken hem yüksek,
hem düşük dozlar, tek ve tekrarlayan maruziyet, farklı maruziyet yolları, her iki
cinsiyet, farklı yaşlar, gebe ve gebe olmayan hayvanlar ve farklı türler kullanılmalıdır. Bir toksik maddenin farklı maruziyet koşullarında vücuttaki yazgısının
bilinmesi, ileride yapılacak olan toksisite çalışmalarının düzenlenmesinde uygun
deney koşullarının seçimini kolaylaştıracaktır.
Toksikokinetik çalışmalarda belirlenen kinetik veriler, toksik maddenin
(ve/veya metabolitlerinin) organizmanın çeşitli bölümlerindeki konsantrasyonunun zamanla değişimi hakkında öngörüde bulunacak matematiksel yöntemlerde kullanılır. “Fizyolojik” veya “bölme” tabanlı modellerin kullanılması ise
örneğin, çeşitli absorbsiyon ve eliminasyon hız sabitlerinin, hepatik, renal ve tüm
vücut klerenslerinin, biyolojik yarılanma ömürlerinin, gerçek dağılım hacimlerinin ve toksik maddenin çeşitli organlardaki sabit durum konsantrasyonunun
hesaplanmasına olanak sağlar. Bu, farmakokinetik yaklaşım ve yöntemlere
karşılık gelir.
Verilen bir bileşiğin değişik türler (insanlar dahil) arasında toksisitesinin değerlendirilmesi ve karşılaştırılması sırasında içsel (sistemik) maruziyet bilgileri gereklidir. Bu nedenle toksikokinetik çalışmalar, hayvan toksisite verilerinin
insan sağlığı risklerinin, değerlendirmesine yansıtılabilmesinde çok önem taşımaktadır. Bu veriler, örneğin, farklı türler için farklı maruziyet koşullarında çeşitli almaçlar (reseptörler) ve/veya enzim sistemleriyle olası etkileşmeleri değerlendirebilecek veya öngörebilecek bilgi sağlayacaktır. Bu nedenle, hayvan deneyleri
ve insanlar arasında sistemik toksisite kıyaslanırken, hayvan çalışmalarında gözlenen ters etkilerin güvenlik sınırları tahminleri, eğer uygulanan doza değil de,
sistemik maruziyetin toksikokinetik verisine dayanıyorsa daha güvenilirdir.
8
Genel toksikoloji
Sonuç olarak, belli bir ilacın toksikolojik özelliği belirlenirken, hastalarda
kullanılması düşünülen uygulama yolu her zaman göz önüne alınmalıdır. Genellikle (her zaman değil) belli bir dozda verilen ilacın biyoyararlanımı, aşağıdaki
sıraya göre azalır: Damar içi > solunum > ağız yolu > deri yolu ile uygulama.
Emilim
Bir toksik maddenin kan dolaşımına girerek sistemik toksisitesini gösterene kadar geçmesi gereken engeller bulunmaktadır: Deri, solunum veya oral uygulamada sırasıyla deri, akciğerler ve sindirim kanalı, biyolojik engeller oluşturur. Bu
engeller damar içi ve kas içi enjeksiyon yapıldığında doğal olarak aşılmış olur.
Bazı bileşikler özelleşmiş taşınım sistemleri (örn. besin öğeleri, elektrolitler
ve diğer temel elementlerin alımı için taşıyıcılar) ile vücuda girer, ancak birçok
toksik madde, sindirim kanalı, akciğer veya derideki epitel hücre katlarından basit difüzyonla geçerek absorbe edilir. Yağda çözünür, küçük ve iyonize olmayan
moleküller bu nedenle, daha az yağda çözünen, büyük ve iyonize moleküllere
göre daha kolay absorbe edilir. Yağda çok az çözünen, suda oldukça fazla çözünen bileşikler bağırsak kanalından iyi absorbe edilmez. Bu durum, suda çözünürlükleri çok düşük olduğu için, yağda çok fazla çözünen bileşiklerin bağırsak
lümeni ve kandaki geçişleri için de geçerli olabilir. Eğer bir bileşik sindirim
kanalından emilmesini zorlaştıracak fizikokimyasal özelliklere sahipse, bileşik
büyük bir olasılıkla herhangi bir sistemik toksisiteye neden olamayacaktır. Örneğin, orlistat, barsaktaki lipazlara etki ederek kilo azaltıcı etki gösteren bir lipaz engelleyicisidir. Sadece barsak lümeninde bölgesel etki göstermesi gerektiği
için, sistemik dolaşıma geçmemesi bir üstünlüktür.
Oral olarak verilen bazı bileşikler genel dolaşıma hemen hemen hiç ulaşamaz,
çünkü barsak mukozası veya karaciğerde enzimler tarafından metabolize edilir.
Ağızdan alınan bir bileşik gastrointestinal kanalda emildiğinde, önce portal ven ile
çeşitli etkisizleştirici enzimlerle karşılaşabileceği karaciğere geçer (buna ilk geçiş
etkisi denir). Bu durum, suda çözünürlükleri çok düşük olduğu için yağda çok fazla çözünen bileşiklerin barsak lümeni ve kandaki geçişleri için de geçerli olabilir.
Aynı madde akciğer veya deri yolu ile vücuda girecek olursa, genel dolaşıma alınır
ve yeterli yüksek konsantrasyonlarda birikirse de sistemik toksisite yapabilir.
Bir toksik maddenin toksisite gösterebilmesi için geçmek zorunda olduğu diğer içsel engeller vardır. En önemlisi muhtemelen “kan-beyin engeli”dir,
ancak kan-testis engeli gibi başka engeller de vardır. Bu engeller, aktif taşınım
Biyoyararlanım ve toksikokinetik
9
mekanizmaları olmadıkça, yağda çözünürlüğü az olan bileşiklerin geçişinin önlenmesi veya azaltılması için bazen çok özelleşmiş hücre katlarından oluşmuştur.
Hücre membranlarındaki taşıyıcılar, özellikle de P-glikoprotein pompası,
duyarlı organları farklı bileşiklerin olası toksisitesinden koruyan çeşitli engellerin devamlılığında yaşamsal rol oynar. Kan-beyin engeli, dolaşımdaki maddelerin beyne geçişini (influks) kısıtlayan bir geçiş engelidir. Bu engel, birçok
toksik maddeyi (çok küçük ve lipofilik olanlar hariç) geçirmez yapan anatomik
ve fizyolojik özelliklerden (pompalar, endotel hücreler arasındaki sıkı bağlantı kavşakları, pencere düzeneği olmayışı gibi) kaynaklanır. Beynin işlevi için
gereken temel besin öğeleri ve bileşikler, genellikle taşıyıcı aracılığıyla engeli
geçmektedir. Bir toksik maddenin kan-beyin engelini aşıp aşamayacağı, merkezi
sinir sistemi toksisitesini büyük ölçüde belirler. Embriyo veya fetüste bu kanbeyin engelinin geçirgenliği fazladır, bu da, fetüs ve yenidoğan merkezi sinir
sisteminin yetişkine göre daha savunmasız olmasına katkı sağlar.
Geçmişte, plasentanın embriyo ve fetüsü toksik maddelerden koruduğuna
inanılırdı. Ancak bu “engel” gerçekte çoğu ilacın sadece geçişini geciktirir. Birçok toksik madde, genellikle pasif diffüzyonla ancak bazı durumlarda aktif taşınım ile plasentadan kolayca geçer. Bu nedenle, belli bir süreden sonra anne ve
fetüsün aynı içsel maruziyeti söz konusudur. Kan-testis (veya Sertoli hücresi) engelinin erkek üreme hücrelerine (mayoz ve mayoz sonrası dönemlerde) bir ölçüde
koruma sağladığına inanılır. Dişi üreme hücrelerinin de büyük olasılıkla yumurta
hücrelerini (oositleri) çevreleyen zona pellucida ile korunduğu düşünülür. Ancak,
bu engellerin gerçek etkinliği halen belirsizdir.
Dağılım
Her ne kadar bölgesel olarak meydana gelen ters etkiler dolaylı olarak sistemik
etkilere (örn., deride ciddi asit yanıklarından sonra oluşan böbrek hasarı) yol
açabiliyorsa da, toksik madde hedef organlarda yeterince yüksek konsantrasyonlara ulaşamadıysa sistemik toksisite oluşamaz. Bir toksik maddenin dağılımı
üzerine çalışmalar; absorbe olan toksik maddenin (ve/veya metabolitlerinin) vücuttaki dolaşımı ve dağılımını etkileyen işlem(ler)le ilgilidir. Üç farklı dağılım
şekli ilgi konusudur: Vücut içinde, organ içinde ve hücre içinde.
Eğer bir bileşik radyoaktif bir izotopla işaretlenirse, tüm vücudun otoradyografisi ve/veya mikrootoradyografisi ile dağılımının incelenmesi mümkündür.
10
Genel toksikoloji
İşaretlenmemiş deney bileşiğinin (ve/veya metabolitinin) konsantrasyonu çeşitli analitik yöntemler kullanılarak da ölçülebilir. Eğer özgül bir organ, ilacı
veya metabolitini biriktirirse bu sorun yaratabilir. Tüm vücudun otoradyografi
ile incelenerek, ilacın yüksek miktarda ve seçici olarak birikmesinin güzel bir
şekilde gösterilebilmesine verilebilecek bazı örnekler; klorpromazin ve klorokinin üvede (gözün retina tabakasının arkasındaki renkli tabakalar), tiyourasilin
hayvanlarda yetişkin ve fetüs tiroit bezlerinde ve gentamisinin böbrek proksimal
tübüllerinde birikmesidir.
Emilim gerçekleştikten ve kana geçtikten sonra, bileşik genellikle tüm vücuda oldukça hızlı bir şekilde dağılır. Dağılımın hızı ve düzeni, ilacın kanda
çözünürlüğü, bölgesel kan akışı, toksik maddenin çeşitli serum proteinlerine ve
doku bileşenlerine olan ilgisi ve bazı hücreler tarafından taşıyıcı-aracılıklı alımı
(örn. böbrekteki proksimal tübül hücreleri) gibi birçok etkene bağlıdır. Bazı toksik maddeler hedef organlarında birikirken (örn., klorokinin üveada birikmesi)
bazıları toksisiteden birincil olarak etkilenmeyen dokularda birikebilir. Örneğin,
yağda çözünürlüğü yüksek olan ilaçlar, yağ depolarında birikir ve bölgesel hasar oluşturmaksızın geniş dağılım hacimlerine ve uzun eliminasyon yarı ömrüne
sahiptir.
Biyotransformasyon
Ksenobiyotiklerin biyotransformasyonu, toksik metabolitlere biyoetkinleşmesinde olduğu kadar (toksifikasyonu) detoksifikasyonunda da temel rol oynar. Bu
nedenle, bir kimyasal maddenin toksisiteye neden olup olmayacağını belirleyen
en önemli etkenlerden biri biyotrasformasyon hızı ve şeklidir. Toksik maddenin
biyotransformasyonunu genetik yapı, yaş, cinsiyet, türler, soy, beslenme durumu,
var olan hastalıklar ve aynı zamanda enzim arttıran ve/veya engelleyen diğer
ksenobiyotiklere maruziyet gibi birçok etken rol oynar.
Memeliler, her gün vücuda giren çok sayıdaki yabancı maddelerle baş edebilmek için, evrimleri süresince özel sistemler geliştirmiştir. Biyotransformasyon,
ksenobiyotikleri idrar ve/veya feçes ile daha kolay vücuttan atılabilmeleri için
suda çözünür ürünlere dönüştürür. Biyotransformasyon, çoğu kez daha az toksik
metabolitlerin artan etkisizleşmesine yol açan detoksifikasyon olarak kabul edilir.
Ancak, bazen bu işlem biyoetkinleşmesine de neden olabilir. İlaç metabolizması
hakkında daha kapsamlı bilgi almak için 2. Bölüm’e bakınız.
Biyoyararlanım ve toksikokinetik
11
Atılım
Bir toksik maddenin vücuttan eliminasyon (uzaklaştırılması ve etkisizleştirilmesi)
genellikle dışarıya atılan (genellikle idrar, feçes ve/veya dışa verilen hava) toksik
madde ve/veya metabolitlerinin miktarının ölçülmesiyle incelenir. Bu ölçümler
genellikle uygulanan dozun %95’i geri kazanılıncaya kadar yapılır. Ksenobiyotiklerin ve metabolitlerinin uzaklaştırılmasında böbrek en önemli organdır. Böbrekler
yoluyla olan bu işlemler işlemleri oldukça karmaşıktır, en az üç farklı yolak bulunmaktadır: Glomerüler filtrasyon, pasif difüzyonla tübüler salınım ve aktif tübüler
salgılama (başlıca organik asit ve bazlar ve bazı proteine bağlı toksik maddeler
için). Glomerüllerde plazma ile birlikte süzülecek kadar küçük olan bileşikler, eğer
yeterince yağda çözünürlükleri varsa, tübüllerde geri emilebilirler (bkz. Bölüm 8).
Karaciğerden safra yoluyla veya sindirim sistemi çeperlerindeki barsak hücreleri tarafından atılıma uğrayan bileşikler gibi oral alınmış, ancak emilmemiş
bileşikler de feçesle atılır. Bazı toksik maddeler için safrayla itrah önemli bir
uzaklaştırma yoludur. İlaçlar karaciğerde metabolizmaya uğradığında, metabolitler ya kan dolaşımına geçer (ve böbrekler tarafından atılır) veya safraya (genellikle taşıyıcı-aracılıklı) atılır. Molekül ağırlığı oldukça yüksek olan bileşikler
(sıçan, kobay ve tavşanlarda 300-500’den, insanlarda 500-700’den fazla) esas
olarak safra yoluyla, daha düşük molekül ağırlıklı olanlar ise idrarla atılır. Safrayla atılan bileşikler ince barsaklardan geri emilime uğrayabilir (enterohepatik döngü). Uçucu bileşiklerin atılımı için solunum sistemi de önemli bir uzaklaştırma yolu olabilir. Solunum sistemi yoluyla uzaklaştırma hızı, en önemlisi
bileşiğin uçuculuğu olmak üzere, kanda çözünürlüğü, akciğerlere kan akışı ve
solunum hızı gibi birkaç etmene bağlıdır.
Uygulanan dozun %95’inin geri kazanılabilmesi için, bazı durumlarda süt, ter,
tükürük, gözyaşı ve saçtaki miktarların da ölçülmesi gerekli olabilir. Özellikle
emziren annelerin sütündeki atılım miktarları önemlidir; çünkü annenin kullandığı ilaç ve/veya metabolitine bebek de maruz kalabilir. Kalıcı çevresel kimyasal
maddelere devamlı bir temas olduğu durumlarda bu, önemli bir istenmeyen
maruziyet yoludur.
Eğer absorbsiyon hızı, biyotransformasyon ve/veya eliminasyon hızlarını geçerse toksik madde vücutta birikecektir. Bir bileşiğin biyolojik yarılanma
ömrü (t½), absorbe edilmiş miktarın vücutta yarıya inmesi için gereken zaman
olarak tanımlanabilir. Çoğu kez, toksik maddenin plazma veya özgül organdaki
12
Genel toksikoloji
konsantrasyonu eliminasyon yarı-ömrünü gösterir. Farmakokinetikte olduğu
gibi, bir bileşiğin tüm eliminasyonunu belirlemek için birkaç yarı-ömüre eşit
bir zaman gerekli olabilir. Anlaşılacağı üzere, uzun yarı-ömürler, uzamış toksik
etkilere yol açabilir. Biyolojik yarı-ömür, farklı toksik maddeler arasında saatlerden
(örn. fenol), yıllara (örn. bazı dioksinler) veya onlarca yıla (örn. kadmiyum)
kadar önemli ölçülerde değişir.
Doz-yanıt ve eşik değerler: Toksikolojide
temel kavramlar
Farmakolojide olduğu gibi “doz” (maruziyetin boyutu) ve “toksik yanıt” (oluşan
ters etkinin boyutu) arasında nicel bir ilişki bulunmaktadır. “Doz-etki” ilişkisi,
yani toksik maddenin farklı dozlarına maruziyetten sonraki kademeli yanıt ile,
“doz-yanıt” ilişkisi, yani toksik maddenin değişen dozlarına maruz kalan toplumlarda “nicel” bir yanıtın oluşma sıklığı arasında ayırım yapılması yararlıdır
(Şekil 1.1 ve 1.2). Ölüm ve klinik olarak gözlenen tümörler açıkça “nicel” yanıtlardır (hep veya hiç etkisi); ancak tanımlanmış ters etki düzeyi ve etki oluşturmayan düzey arasındaki sınır belirlenip çıkarıldığında, tüm ters etkiler nicel
yanıtlara çevrilebilir (Şekil 1.2). Bu nedenle, doz-etki ilişkisi bir bireyde veya
grupta bir etkinin büyüklüğünü belirtirken (örn. karaciğer toksisitesinin büyüklüğü kandaki transaminazların etkinliği ile veya bilirubin düzeyi ile ifade edilir),
doz-yanıt ilişkisi toplumdaki özel bir etkinin sıklığını gösterir.
İn vitro veya in vivo (hayvanlarda veya insanlarda) gözlenen bir ters etki
tekrarlanabilir ve doza bağımlı ise (içsel) maruziyet ile nedensel bir ilişki vardır.
Toksikokinetik ve toksikodinamik çalışmalarda bu ilişki nicel olarak tanımlanabilir. Bu da, ters etkinin ilişkisiz bir etkenden değil, toksik maddeden kaynaklandığını gösterir. Toksik madde, hücrelerdeki veya dokulardaki (bkz. aşağıya)
mikroçevreyle etkileşerek etkinlik göstermediği sürece, toksisitesini bir çeşit
“özgün almaç”la etkileşerek oluşturduğu da belirtilir. Etki veya yanıtın büyüklüğü, “almaç bölgesindeki” toksik maddenin konsantrasyonuna bağlıdır ve bu
almaç konsantrasyonu da uygulanan dozla ilişkilidir.
Toksik madde ile özgün endojenik hedef molekül arasındaki doğrudan
bir etkileşimden çok, hücre veya dokuların mikroçevresindeki önemli bir
değişmeyi takiben meydana gelen toksisitenin bir örneği olarak, etilen glikolün oksalik asit metabolitine bağlı olarak oluşan ters etkiler gösterilebilir.
Doz-yanıt ve eşik değerler
13
Şekil 1.1. Toplamsal doz-yanıt ilişkisi. Örneğin karaciğer nekrozu oluşturan bir ilacın artan dozlarına maruz kalan hayvanlarda, her dozda etkinin gözlendiği yüzde belirlenir ve grafikte dozun
logaritmasına karşı işaretlenir. Bu sigmoid eğride deneysel noktalar gösterilmiştir. TD50 (deney
hayvanlarının % 50’sinde önceden belirlenmiş etkinin gözlendiği doz) işaretlenir. Bu olgudaki önceden belirlenmiş etki, örneğin uygulamadan 12 saat sonra alınan karaciğer örneklerinin histolojik
kesitlerindeki hücrelerin %10’undan fazlasının nekrotik olmasıdır. Eşik değer yaklaşık 10 mg/
kg’dır.
Bu bileşik, beyindeki kılcal damarlarda ve böbrek tübüllerinde (etilen glikol ile
zarar gördüğü bilinen organlar) depolanan, suda çözünmeyen kalsiyum oksalat
kristallerini oluşturarak, kalsiyum şelasyonu ile hipokalsemiye neden olabilir.
Hücrelerin sulu biyofazındaki hidrojen iyonu konsantrasyonunu değiştiren bileşikler (örn. pH değiştiren asitler) ve özgül olmayan şekilde hücre zarlarının lipit
fazını değiştiren ajanlar (örn. deterjanlar ve organik çözücüler) diğer örneklerdir.
Doz-yanıt eğrileri birçok farklı şekilde
oluşturulabilir
Şekil 1.1-1.7 farklı çeşitlerdeki “doz” ve “yanıt” veya “etki” ilişkilerini göstermektedir. Maruziyetin boyutu (bağımsız değişken) genellikle x-ekseni üzerine
14
Genel toksikoloji
Şekil 1.2 Doz-etki ilişkisi. Deney hayvanı gruplarına hepatotoksik bir ilacın artan dozları verilir ve
uygulamadan 24 saat sonra serumda transaminaz etkinliği ölçülür. Her grup için ortalama etkinlik
değeri (standart sapmaları ile) verilir. Gri bölge, geçmişteki tüm kontrollerde (normal dağılım)
etkinlik dağılımını gösterir; yukarı bölgedeki etkinlik ise pozitif kabul edilir (bu olguda karaciğer
toksisitesini gösterir). Derecelenmiş yanıtın nicel yanıta çevrilmesi için gri bölgenin üzerindeki düzeylerde etkinlik gösteren deney hayvanları için pozitif olan seçenek (toksisite var/yok seçeneği)
sayılır.
yarı-logaritmik olarak, yanıt veya etkinin büyüklüğü (bağımlı değişken) ise
y-eksenine işaretlenir. X-ekseninde logaritmik ölçek kullanılmasının başlıca nedeni, bu şekilde simetrik bir eğri elde edilmesi ve grafiğin üzerinde daha geniş
doz aralığının kullanımına olanak sağlamasıdır. Doz-yanıt eğrisi (“nicel” bir
yanıt ile), toksik bir maddenin verilmiş bir dozuna toplumun hangi kısmının
yanıt vereceğini gösterir. Y-ekseninde kümülatif yüzdeler (Şekil 1.1’deki gibi),
sıklıklar (Şekil 1.3’deki gibi) veya probit ünitesi (Şekil 1.4’de olduğu üzere) gibi
birçok farklı birimler kullanılabilir. Doza bağımlı olarak sürekli değişen yanıtın
(etki) doz-etki eğrisinin y-ekseninde kullanılan birimler genellikle aritmetiktir
ve asıl (örn. Şekil 1.2’deki gibi Ü/ml) veya türetilmiş (örn. Maksimum yanıtın
yüzdesi) olabilir.
Doz-yanıt ve eşik değerler
15
Şekil 1.3 Toplamsal olmayan doz-yanıt ilişkisi. Her bir hayvanda toksik etkinin (örn. Nöronal aksonopati) ortaya çıkması, her hayvan için daha önce tanımlanan ağrı etkisinin görüldüğü dozun
belirlenmesi şeklinde incelenmiştir. Deney hayvanları sonradan, doz gruplarına göre (şekilde
sütun grafiği halinde gösterildiği gibi) sınıflandırılmıştır. Eğrinin solu hassas hayvanları, sağı dirençli hayvanları göstermektedir. Sütunlar toplandığında (bir araya getirildiğinde) Şekil 1.1’deki
eğri elde edilir. Normal log dağılımı Gauss dağılımına yakındır (başka bir deyişle normal dağılım
gösterir). Daha sonra standart sapmanın (normal eşdeğer sapmalar) katlarıyla sıklık yanıtı belirtilebilir. Böyle bir durumda, toplumun % 50’sinin ± 2 standart sapmayla yanıt vereceği doz aralığı,
maruz kalan toplumun % 95’ini içerecektir. Normal eşdeğer sapmalar, sıklıkla standardize edilmiş
normal dağılımların değerine sabit 5 değeri eklenerek (eksi sayıları önlemek için) probit birimlerine
çevrilirler (bkz. Şekil 1.4).
Gauss dağılımı (normal dağılımlı veri)
Yüzde yanıt
Normal eşdeğer sapma (SD)
Probit birimi
99,9
+3
8
97,7
+2
7
84,0
+1
6
50,0
0
5
16,0
-1
4
2,3
-2
3
0,1
-3
2
16
Genel toksikoloji
Tedavi
edici etkisi
Şekil 1.4 Çeşitli etkilerin Probit Çizimi. Doz-yanıt verisi, bir probit grafiği şeklinde bilinmeyenlerin
tahmin edilebilmesi için düzenlenebilir: Standart normal dağılımlardan sağlanan olasılık birimleri,
nicel (veya derecelendirilmiş) yanıtlar (bu durumda sırasıyla, terapötik etki, toksik etki ve ölümdür)
ölçüldüğünde, bileşiğin dozunun logaritmasına karşı işaretlenir. Log-doz verisi doğrusal grafikler
verir ve bu, bilinmeyen veriyi tahmin etmeyi kolaylaştırır. ED50= Deneklerin %50’sinde istenen
etkiyi sağlayan doz, TD50= Deneklerin %50’sinde tanımlanmış toksisiteyi gösteren doz ve LD50=
Deneklerin %50’sinde ölüme neden olan doz.
Doz-yanıt eğrisini çizebilmek amacıyla, gruptakilerin her biri için önceden
tanımlanmış bir etkiyi (örn. Karaciğer toksisitesi kanda transaminaz etkinliği
ortalama kontrol seviyesinin 4 katı olduğunda tanımlanır) oluşturabilecek en
düşük doz gerekmektedir. Eğer denekler çok homojen ise (yaşam koşullarında farklılık olmayan, soy içi üretilen sıçanlar), sıçanlar arasında bu en düşük
doz, çok az bireysel farklılık gösterecektir; ancak insanlarda genetik ve yaşam
farklılıkları çok değişik duyarlılıklara neden olur. Bu eğriyi elde etmek için,
toplumdaki her birey, artan dozlarla, önceden tanımlanmış etki gösterene kadar
incelenir. Her birey için gereken doz kaydedilir ve bireyler doz gruplarında bir
Doz-yanıt ve eşik değerler
17
Yanıt
(örn. Karaciğer kanserli erkek fare yüzdesi)
NOAEL
LOAEL
Şekil 1.5 Karsinojenik etki için doz-yanıt grafiği. Karsinojenitenin tekrarlanan doz toksisite çalışmasında, bir kontrol grubu (genellikle sadece taşıyıcı madde verilen) ve deney bileşiğinin farklı
dozlarının verildiği üç hayvan grubundan elde edilen özgün bir doz-yanıt eğrisidir. Ters etki görülmeyen düzey “NOAEL” (no observed adverse effect level) ve ters etki gözlenen en düşük düzeyi
“LOAEL” (lowest observed adverse effect level).
araya getirilir ve Şekil 1.3’teki gibi grafiklenir. Daha kolay ve hızlı bir yol ise deney
topluluğunu gelişi güzel gruplara ayırmak ve her gruba artan doz serilerinden
sadece birini vermektir. Her gruptaki yanıt (yanıt veren hayvanların yüzdesi)
kaydedilir ve Şekil 1.1’de olduğu gibi doza karşı işaretlenir.
Deneysel bir çalışmada doz-yanıt eğrisini çizerken (Şekil 1.5) gerekenler,
toksik maddelerin doğru bir şekilde uygulanabilmesi ve toksisitenin belirtilmesinde izlenecek yolun kesin olmasıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, doz-etki ilişkisi, birey için veya grup için etkinin derecesi (örn. solunum hacminde azalma)
ile doz arasındaki karşılıklı ilişkiyi gösterir. İkinci durumda bireysel yanıtların ortalaması verilmiştir fakat bu ancak grup oldukça homojen ise yapılabilir
18
Genel toksikoloji
(başka bir deyişle, bireysel eğriler Gauss eğrisine göre dağılıyor ise). Aynı soydan olan hayvanların deneylerde kullanılmasında bu durum ortaya çıkar, ancak
insan denek gruplarıyla yapılan çalışmalarda böyle olmayabilir. Eğer böyle bir
grup çok heterojense ve genetik ve yaşam tarzı farklılığı gösteren (örn. metabolizmaları) iki (veya daha fazla) alt gruptan oluşuyorsa bu yollar faydasızdır.
Çok duyarlı bir alt grup “risk altında özel grup” şeklinde tanımlanabilir. Böyle
bir gruptaki bireyler, genel toplumdaki bireylerin çoğunluğu ile karşılaştırıldığında,
çeşitli nedenlerle belli bir maruziyete aşırı toksik yanıt verebilir. Örneğin, astımlı
kişilerin, sağlıklı kişileri sadece az ölçüde etkileyebilecek küçük dozda solunum
yollarını tahrip eden bir maddeye veya histamine maruziyeti halinde, bu kişiler,
hayatı tehdit edebilecek çok ciddi yanıt verebilir. Her iki grubun birlikte ortalama
doz-etki eğrisi hiç bir grubu temsil edemeyecektir; her grup farklı dozlarda pik
vererek, duyarlılıkları için ayrı birer Gauss dağılımı göstereceklerdir (Şekil 1.3).
Eşik olan veya olmayan değerler?
Doz-etki ilişkileri, toksikolojide önemli bir konu olan ters etkilerin değişik çeşitleri için eşik değerler olup olmadığı ile çok yakından ilişkilidir. Eşik değerin
(doz, dozaj, konsantrasyon, maruziyet düzeyi vb.) altında hiç bir ters etki olmamalıdır, fakat “en düşük etkin doz”un (eşik) üstünde toksisite olabilir. Bireyler
arasında bir kimyasal maddenin eşik değerinin farklı olabileceği ve ayrıca kesin
olarak saptanmasının da zor olduğu açıktır. Bu, “güvenli” maruziyet düzeyleri
tartışılırken çok önemli bir konudur. Bir ilacın tedavi edici etkisi her zaman belirli bir düşük dozu gerektirir, bu da hastadan hastaya değişiklik gösterir. Benzer
şekilde, yan etki oluşturacak doz da farklı hastalarda oldukça değişik olabilir.
Bir ilacın, hastaların çoğunluğu için geçerli tedavi edici dozuna, çok duyarlı bir
hastanın istenmeyen ters etkiler göstermesi, bu hasta için ilacın güvenli kullanımının mümkün olmadığını göstermektedir. Bu durum, genellikle tedavi edici
etkiden farklı bir mekanizma ile oluşan yan/ters etkiler için geçerlidir. Tedavi
edici etki oluşumunda etkili olan almaç ile aynı almaça bağlı yan etkilerin (‘farmakolojik yan etkiler’), tedavi edici etkiye duyarlılığı ortaya çıkarması beklenir.
Akut ve kronik ters etkilerin çoğu eşik değerler ile ilişkilidir. Bir ters etkinin
eşik değeri, her bireyin özellikleriyle belirlenir. Aynı soydan olan türlerde (deney
hayvanlarında), her bireyin eşik değerinde çok az farklılık olacaktır; ancak türler
arasında ve hatta, aynı türün farklı soyları arasında belirgin farklılıklar olabilir.
Doz-yanıt ve eşik değerler
19
Şekil 1.5’te gösterildiği gibi, doz-yanıt eğrisi “ters etki gözlenmeyen düzey”in ve
“ters etki gözlenen en düşük düzeyin belirlenmesi için kullanılabilir. Eşik değer,
ters etki görülmeyen düzey ile ters etki gözlenen en düşük düzeyi arasındaki değerdir. Ters etki görülmeyen düzeyler ve ters etki gözlenen en düşük düzeylerin
mutlak etki düzeyleri olmadığı belirtilmelidir; bunlar büyük ölçüde, her gruptaki
hayvan sayısı, çalışmada kullanılan doz aralıkları (deney yürütücüsü tarafından
belirlenen), yanıtların kaydı için kullanılan yöntemler, hayatta kalan hayvanların
sayısı, histopatolojik incelemeleri yapılan hayvan ve organların sayısı vb. gibi
deney şartlarına bağlıdır.
Bazı ters etkiler (özellikle doğrudan genetik yapıyla etkileşen mutajenlerle
oluşturulan genetik hastalıklar, neoplazmalar ve büyük olasılıkla duyarlanma)
için gerçek bir eşik değer bulunmadığı göz ardı edilmemelidir (Şekil 1.6). Teorik
olarak, tek bir molekül bile önemli yanıtın oluşması için yeterli olabilir. Şekil
1.6’daki toksikolojinin “kara kutu”su, deneysel olarak gerçek anlamda (yanıt
çok düşük olduğu için) çalışılamayacak kadar düşük dozlardaki (sıfıra yakın)
doz-yanıt eğrisinin gerçek yapısını göstermektedir.
Toksikolojinin “kara kutu”su
Genotoksik karsinojenlerin çok düşük çevresel dozlarına maruziyetinin nicel
risk değerlendirmesinde, “kara kutu”nun dikkate alınması gerekir, çünkü böyle
bir maruziyeti azaltmak için yapılacak düzenleyici girişimler 1x10-6 ila 1x10-5
kadar düşük risk düzeylerinden başlatılabilir. 1x10-6’lık ek bir kanser riski, (ömür
boyu) maruziyete uğrayan bir milyon kişide bir fazla kanser olgusuna karşılık
gelir veya bireysel olarak % 0,0001 oranında ek kanser riskidir. Bu durum, deneysel olarak açıkça saptanamayabilir. İlaçların güvenilirlik değerlendirmesi
için bu nokta nadiren önemlidir, çünkü tedavi edici dozlarda ters etki yaratabilen
çoğu maruziyet, “sıfır doz” bölgesine ‘yakın’ olmaktan oldukça uzaktır (aşağıya
bakınız).
Genotoksik maddelerin eşik değerlerinin olup olmadığının devam eden tartışmaları, örneğin çok düşük maruziyet dozlarında detoksifikasyonun etkinliği
ve çeşitli DNA-onarım yolaklarının önemi (örn. hatasız ve uygun kesip çıkarma
onarım yolakları ile hata eğilimi daha fazla olan onarım yolakları arasındaki
denge) gibi soruları içermektedir. Aslında, ‘iç kaynaklı mutajenlere sürekli ve
önlenemeyen bir maruziyet vardır ve neredeyse tüm hücreler kendiliğinden
20
Genel toksikoloji
Şekil 1.6 Kanserojen maddeler için yüksekten çok düşük doza doğru uyarlama. Bir kanserojenik
bileşiğe genel toplumun maruziyetinde riski hesaplamak için, sıçanlardaki yüksek maruziyet
deneylerinden elde edilen veriler (örneğin; kontroldeki 3/50 ile karşılaştırıldığında 50 hayvandan
20’sinde tümör geliştiğinde çok daha düşük maruziyete uyarlanmalıdır. Bu maruziyeti 1 000 000’da
bir kişide ilave bir kanser oluşturma olasılığı (risk düzeyi: 10-6) olarak kabul edilebilen temas düzeyidir (politik ve/veya ilke kararı). Bu değerler, eşik değer olmadığı varsayıldığı için temelde en kötü
yaklaşımla, sıfır maruziyete (kendiliğinden olan sıklık) doğrusal uyarlamayla hesaplanır.
oluşan mutasyonlarla ve doğal olarak oluşan DNA hasarıyla karşı karşıya
kalmaktadır.
Bu konu genotoksik etkenlerde “çift yönlü etki” (hormez) olduğunda daha
da karmaşık hale gelmektedir. ‘Hormez’ yüksek dozlarda toksik olduğu bilinen
bir kimyasal maddenin düşük dozlarda yararlı etkiler gösterebileceğini belirtir.
Örneğin, düşük dozlarda bir genotoksine maruziyetin, duyarlı DNA onarım etkinliğini uyardığını bildiren bazı veriler bulunmaktadır. Düşük dozlarda dioksinin hayvan deneylerinde belirli tümörlerin sıklığını kalıcı biçimde azalttığı da
gösterilmiştir.
Şekil 1.7’de gösterildiği gibi besin ögeleri ve vitaminler (yüksek dozlarda
aynı zamanda toksik olan) gibi gerekli unsurlar, sağlığa istenmeyen etkileri
değerlendirildiğinde, alışılmadık doz-yanıt eğrisine sahiptir. Eksiklikleri işlev
bozuklukları, fazlası da toksisite ile sonuçlanır.
Tehlikenin tanımlanması için toksisitenin test edilmesi
21
Şekil 1.7 Temel bir elementin toksik cevabı. Kaynağın çok az olduğu durumlarda eksikliğin
hastalığa, fazlalığın da toksisiteye yol açtığı, selenyum veya oksijen gibi bir temel elemente
özgün U şeklinde doz-yanıt eğrisi (teorik olarak) beklenir.
Toksisite deneyleri tehlike tanımlanmasında ve
güvenlik değerlendirmesinde gereklidir
Toksikolojide tehlike ve risk arasındaki ayırım yapılmıştır. Tehlike, bir kimyasal maddenin bazı yerlerde toksik olması için ‘doğal’ gücüdür (örneğin, sıçan
ön midesinde kanser, tavşanlarda kusurlu oluşumlara neden olma olasılığıdır);
risk ise, maruziyet özellikleri verilen kimyasal maddenin tanımlanmış tehlikesinin ortaya çıkma olasılığıdır. Bu nedenle risk kavramı iki bileşeni içerir;
olasılık ve sonuç (toksikolojide, ters etki). Sonuç olarak, risk bir bileşiğin belirli
koşullarda zarar oluşturma olasılığı iken, güvenlik (riskin karşıtı), zararın oluşmadığı belirli durumların olasılığıdır. Risk kavramı genel olarak ilaç olmayan
maddeler, güvenlik ise ilaçlar için kullanılır. Kimyasal maddelerin risk/güvenliğini tartışırken tamamen farklı, ancak çok önemli konular; risk bildirimi, risk
algılaması ve risk kabulüdür. Örneğin, bir riskin kabul edilebilirliğinde; riskin
istemli ya da istemsiz, bilinen ya da bilinmeyen, doğal ya da insan kaynaklı vb.
22
Genel toksikoloji
olup olmaması belirleyicidir. Örneğin, tedavi edilecek hastalık doğrudan hayatı tehdit ediyorsa ya da zorlaştırıyorsa, hasta oldukça ciddi yan etkilerle karşı
karşıya kalır. Günümüzde botulinum toksini (BT; oldukça yüksek akut toksitesi
olan eksotoksin), arsenik trioksit (As2O3; zehirlerin kralı) ve talidomit (çok iyi
bilinen teratojen, bkz. 4. konu)’in servikal distoni (BT), akut promiyeloid lösemi
(As2O3) ve hipertropik kutanöz lupus eritematöz (talidomit) gibi çeşitli hastalıkların tedavisinde ilaç olarak kullanılmaları ilginçtir.
Toksisite deneylerinin başlıca amacı tehlikenin tanımlanmasıdır, bir ilacın
(veya herhangi bir kimyasal maddenin) ‘toksikolojik özelliğini’ ve toksik madde
olarak davrandığı ‘doğal’ gücünü tanımlamaktır. Amaçlanan doz ile tedavi edildiğinde hastadan elde edilen farmakokinetik verilerin yanı sıra hayvan çalışmalarındaki toksikokinetik verilerin de göz önüne alınmasıyla, bir ilaç için güvenlik
aralığını hesaplamak olanaklıdır. Bir kimyasal madde ile oluşabilen istenmeyen
sağlık etkileri (toksikolojik sonuçları) tersinir ve tersinmez, bölgesel ve sistemik
toksisite, ani ve gecikmiş etkiler ile organa özgü ve genel yan etkileri kapsar.
Toksikokinetik çalışmalarla birlikte toksisite deneyleri, akut toksisite çalışmalarındaki yaklaşık letal dozlar, ters etki görülmeyen düzeyler, ters etki gözlenen en düşük düzeyler ve TD50’ler dahil, tanımlanmış çeşitli toksik etkiler için
doz-etki eğrilerinin şekli hakkında bilgi sağlar (Bkz. Şekil 1.4 ve 1.5). LD50 değeri, uygulama yapılmış hayvanların % 50’sini öldüren dozdur; hayvanların gereksiz acı çekmesini önlemek için ilaçlarda artık kullanılmamaktadır; ilaçların
yan-etkileri için bu tür değerler klinikte geçerli değildir. TD50 değeri, temas eden
bireylerin % 50’sinde istenmeyen etkiler oluşturan dozdur.
Kimyasal maddelerin toksisiteleri hakkında en değerli bilgi, temas eden insanlarda yapılan gözlemlerden elde edilir; ancak insanlarda planlanmış toksisite
çalışmaları doğal olarak olanaksızdır. Bu nedenle, gerekli olduğunda toksisite verileri deney hayvanlarındaki çalışmalardan elde edilmiştir. Bu çalışmalardan elde
edilen sonuçlar daha sonra insan maruziyet durumlarına uyarlanır. Tüm toksisite
deneyleri, insanlarda olası sağlık tehlikelerini tanımlamak için deney hayvanlarının kullanılabileceği varsayımına dayanır. Genellikle ilaçlar için durum daha
basittir; klinik çalışmalar sırasında insan verileri elde edilebilir. Her metabolitin
kendi toksikolojik özelliğine sahip olması beklendiğinden, insanlarda oluşan tüm
ilaç metabolitlerinin hayvanlardaki toksisite çalışmalarında da olması gerekir.
Tablo1.1’de gösterildiği gibi, toksisite testleri iki ana sınıfa ayrılabilir: Genel
toksisiteyi tanımlamak için planlananlar (histopatoloji veya klinik kimya değerleri gibi çeşitli organlarda saptanan toksik etkiler) ve özgül tipteki istenmeyen
Tehlikenin tanımlanması için toksisitenin test edilmesi
23
Tablo 1.1 Kapsamlı toksisite testlerinde ölçülen toksikolojik sonuçlar
Ters etkiler
Akut toksisite ve öldürücülük
(letalite)
Uluslararası kabul edilen tüzüklerdeki
temsil eden test
• Sıçanlarda akut oral toksisite çalışması
• Farelerde akut solunum çalışması
• Kobaylarda akut deri toksisite çalışması
Kısa-süreli tekrarlanmış doz ve
subkronik toksisite
• Farelerde 14 günlük oral toksisite çalışması
• Sıçanlarda 21 günlük deri toksisite çalışması
• Sıçanlarda 90 günlük diyet çalışması
• Kobaylarda 90 günlük solunum çalışması
Kronik toksisite
• Köpeklerde 12 aylık oral toksisite çalışması
• Sıçanlarda 24 aylık solunum çalışması
Genotoksisite ve mutajenite
• Salmonella typhimurium geri mutasyon deneyi
• Fare lenfoma TK-lokus tayini
• Mikroçekirdek testi
Karsinojenite
• Farede 18 aylık diyete bağlı kanser biyolojik tayini
• Sıçanlarda 24 aylık solunum kanser biyolojik tayini
Üreme toksisitesi
• Sıçanlarda iki-nesil üreme çalışmaları
• Embriyotoksisite ve teratojenite
• Tavşanlarda teratojenite çalışması
• Sıçanlarda teratojenite çalışması
Alerjik duyarlanma
• Kobaylarda deri duyarlanma çalışması
Derideki bölgesel etkiler
• Tavşanlarda akut deri tahriş (iritasyon) ve aşınma
(korozyon) çalışması
Nörotoksisite
(Nörotoksisiteye veya davranış toksisitesine uygun
özgül deney kılavuzu bulunmamaktadır; genel
toksisite çalışmalarındaki dolaylı veriler)
İmmünotoksisite
(Uygun özgül deney kılavuzu bulunmamaktadır;
genel toksisite çalışmalarında timus toksisitesi
izlenebilir)
sağlık etkilerini tanımlamak üzere tasarlananlar (genotoksisite, kanser, üreme
toksisitesi ve teratojenik etkiler). İlaçlardaki genel farmakoloji çalışmaları; kalp,
akciğerler ve merkezi sinir sistemine olduğu gibi yaşamsal fizyolojik işlevler
üzerine de ilaçların etkilerine odaklanarak, ‘güvenli farmakoloji’ şeklinde de
adlandırılan çalışmaları içerir. Bazı durumlarda, bir ilacın hayvanlarda belirli
24
Genel toksikoloji
toksik etkisi dikkat çeker ve ilaç şirketi bu etkinin önerilen insan kullanımı için
geçerli olmadığını kanıtlamak isterse, özel çalışmaların yapılması gerekebilir.
Günümüzde ilaçlar, çevresel güvenlikleri (çeşitli türlerde ekotoksikolojik çalışmalar kullanarak) bakımından da değerlendirilmelidir. Bu gereksinim, örneğin
atık sudaki etinilöstradiol (oral kontaseptif ilaçların bileşeni) ve bunun çevredeki
östrojenik etkisine olan ilgiden ileri gelmektedir.
Birçok toksisite deneyi için, hem deneyler, hem de toksisite değerlendirilmesinde iyi-tanımlanmış bir yapı elde etmek amacıyla, her özgün deneyin nasıl
yapılacağını gösteren uluslararası kabul görmüş yönetmelikler bulunmaktadır.
Örneğin kimyasal maddelerin testleri için, Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma
Örgütü (OECD, Organisation for Economic Co-operation and Development)
kılavuzları. Toksisite deneyleri hakkında daha fazla bilgi Ekonomik İşbirliği ve
Kalkınma Örgütünün ana sayfasında bulunabilir (www.oecd.org). Çeşitli kılavuzlar, önkoşul işlemlerini (tercih edilen türler, grubun büyüklüğü, maruziyet
süresi vb.), deney şartlarını (dozlar, uygulama yolları, klinik gözlemler, hematoloji, patoloji vb.), istatistiksel işlemleri ve bir test raporunun nasıl düzenlenmesi
gerektiğini belirtmelidir. Kılavuzlar aynı zamanda deney hayvanlarının acı çekmesini azaltmak amacıyla da geliştirilir. Hayvanı, ağrı ve rahatsızlığından kaynaklanan gereksiz baskıdan korumak, sadece insani açıdan değil, aynı zamanda
test sırasında oluşan gerginliğin, incelenen kimyasal maddenin ‘gerçek’ toksik
yanıtlarını bozabilmesi nedeniyle de önemlidir.
Tüm toksisite deneyleri, kimyasal maddelerin zararsızlığını kanıtlamak için
değil olası toksisitelerini ortaya çıkarmak için düzenlenmiştir. Bu nedenle deneyler olabildiğince duyarlı bir şekilde planlanmıştır. Etik, pratik ve ekonomik
nedenlerle toksisite deneyleri kısıtlı sayıda hayvan kullanılarak yapılmalıdır.
Kısıtlı sayıdaki hayvan kullanımını dengelemek için, oldukça yüksek dozlar
(istatistiksel nedenlerden dolayı) kullanılır. ‘Yüksek’ dozlar, öldürücü dozlar anlamına gelmez. Örneğin, kanserin biyolojik tayininde, en yüksek doz ifadesi ile
genellikle ‘tolere edilen en yüksek doz’ (MTD, maximum tolerated dose) anlaşılır. Bu doz, bazı toksisite belirtileri gösterecek kadar yüksek olmalıdır (örn.
vücut ağırlık artışında hafif azalma); ancak hayvanların normal ömrünü tümör
gelişimi dışındaki başka etkiler sonucu önemli ölçüde değiştirmemelidir.
Hayvanlarda ve hücre kültürlerindeki toksisite testlerinin sonuçlarını değerlendirirken, bu deneylerin olası yetersizlikleri her zaman dikkate alınmalıdır. Hayvanlardaki in vivo çalışma verileri güvenlik aralığını hesaplamaya olanak sağlar; ancak her zaman hastalarda istenmeyen etkileri öngörmeyebilir. Örneğin, memeliler
(özellikle maymunlar), sıçanlara göre insanlarla daha fazla kıyaslanabilir; ancak
Güvenlik aralıkları
25
sosyo-etik nedenlerden dolayı memeli kullanımı sınırlandırılmıştır. Hayvan toksisite çalışmaları, örneğin, hastalarda bir ilacın böbrek toksisitesi oluşturacağını öngörebilir; ancak daha sonra klinik çalışmalarda bunun tersine ilaç, merkezi sinir sisteminde kabul edilemeyen bazı etkilere neden olabilir ve merkezi sinir sistemindeki
bu etkiler, böbrek toksisitesinden daha çok bu ilacın kullanımını kısıtlar.
Sonuç olarak, Faz II ve Faz III çalışmalarında gözlenen klinik istenmeyen
etkiler, tedavi edici koşullar altında insandaki toksisite özelliğini belirler. Bununla beraber, nadir yan-etkiler gözden kaçırılabilir. 3000 hasta gibi oldukça
göreceli geniş tabanlı Faz III çalışmalarında bile, alışılmışın dışında bir durum
olmadıkça, (genel olarak toplumlarda) 1/1000’den az sıklık ile nadir yan-etkiler
(risk düzeyi =1x10-3) kesine yakın bir olasılıkla gözden kaçabilir. Bu nedenle
yeni bir ilaç piyasaya sunulduktan sonra pazar sonrası araştırma ve düzenli güvenlik güncellemeleri önemlidir.
Tedavi dozlarında genel hasta grubunda hangi yan-etkilerin (varsa) gözleneceğini pek çok etmen belirler. Bunlar arasında, etnik köken, yaş, vücut ağırlığı, sağlık
ve beslenme durumu, yaşam tarzı (alkol, sigara içme alışkanlığı, ilaç suistimali),
diğer ilaçlar, maruziyet süresi ve sıklığı ve/ veya iklim şartları yer almaktadır. Bazı
olgularda etnik farklılıklar oldukça önemli olabildiğinden, farklı etnik gruplarda
yapılan klinik çalışmalara gerek vardır. Bir toksisite çalışmasının sonucunu etkileyebileceği için (tür, soy, cinsiyet ve temas yolu ile birlikte), yukarıda söz edilen
pek çok durum, hayvan toksisite verilerini değerlendirirken de önemlidir. Hayvan
toksisite çalışmalarının tüm olası sınırlamalarına ve çeşitli toksik maddelere farklı
hayvan türlerinin farklı yanıt vermesi yadsınamaz olmasına rağmen, ilaçların güvenli kullanımlarını sağlamak için hayvan çalışmalarının yeterli olmamakla birlikte
yararlı ve gerekli olduğuna ilişkin genel bir kanı bulunmaktadır.
İn vitro deneyler, mekanizmaları çalışmak ve (olası) tehlikeleri tanımlamak
için kullanılabilir, ancak risk boyutu hakkında bilgi vermez.
Güvenlik aralıkları
Güvenli bir ilaç, geniş bir güvenlik aralığına sahiptir. Bunun anlamı, bireysel
düzeyde gerekmese bile grup düzeyinde böyle bir ilacın istenmeyen etkisinin
gözlenmesi için, tedavi edici dozundan çok daha yüksek dozun gerekli olmasıdır. Güvenlik aralığı uygun veri ve kimyasal maddenin tipine bağlı olarak
farklı yollarla hesaplanabilir. Güvenlik aralığı, içsel temas için deney hayvanlarında toksikokinetik ve insanlarda farmakokinetik verilere dayanıyorsa,
gerçeğe yakın olarak tahmin edilebilir. İlaçlar için kan düzeyleri ve benzeri
26
Genel toksikoloji
veriler, genellikle hem hayvanlardaki toksikokinetik ve toksisite çalışmalarından,
hem de klinik çalışmalardan kolayca elde edilebilir.
Geçmişte, ilaçlar için güvenlik aralığı değeri genellikle, öldürücü aralık içindeki dozun (LD1), maruz kalan hastaların %99’unda tedavi edici yanıt oluşturmak için
gerekli doza (ED99) oranı şeklinde hesaplanmıştır. Maruz kalan hayvanların %1’ini
öldüren doz olan LD1 ve ED99 istatistiksel olarak türetilmiştir (örn. probite dönüştürülmüş verinin uyarlanması yoluyla) ve doğrudan ölçülmesi olanaksızdır. LD1/ED99
oranı, ilaçların göreceli güvenilirliğinin tahmininde kullanılan istatistiksel kaynaklı
bir değer olan terapötik gösterge (terapötik indeks) (Tİ=LD50/ED50)’ye göre üstünlüğe sahiptir. Tİ ortanca değerlere dayandığı için (bkz. Şekil 1.4), doz-yanıt eğrilerinin sadece orta noktalarını kıyaslar ve doz-yanıt eğrilerinin tüm eğimlerinde tedavi
edici ve toksik etkileri göz önüne almaz. Eğer bu iki eğride çakışma varsa, sıradan
bir hastanın etkin olarak tedavi edildiği (yan etkiler olmadan) durumda bile, duyarlı
bir hastada tedavi edici etki olmadan yan etkiler gözlenebilir.
LD1/ED99 ve LD50/ED50 için sayısal değerler artık hesaplanmamaktadır; bunun
yerine, ilaçlar için güvenlik sınırları, içsel maruz kalmayı çok daha iyi yansıtan
toksikokinetik verilere dayandırılmaktadır. Sonuç olarak, ilaçlar için güvenlik
aralığı genellikle hayvanlarda belirli bir kan konsantrasyonunda oluşan toksik
bir etkiye (örn. karaciğer nekrozu) ve tedavi edici doz çizelgesi uygulanan bir
hastada ulaşılan kan konsantrasyonlarına dayandırılır. Fark yeterince büyükse,
güvenlik aralığının kabul edilebileceği düşünülmekle birlikte, kabul edilebilir
(veya kabul edilemez) bir güvenlik aralığının boyutu, büyük ölçüde tedavi edilecek
olan hastalığın şiddetine bağlıdır.
Yiyeceklerdeki pestisit kalıntıları, havadaki çevresel kirleticiler ve ilaç
olmayan diğer maddeler için güvenlik sınırları (bazen “maruz kalma sınırları”
olarak da adlandırılır), NOAEL (özgün olarak hayvanlardaki toksisite çalışmalarından elde edilen) ve risk altındaki insan topluluğunda tahmin edilen maruziyet
düzeyi arasındaki fark kıyaslanarak hesaplanabilir.
Genel toksisite çalışmaları
Akut toksisite
İlaçlar için yapılan akut toksisite testinin başlıca amacı, sağlıklı gönüllülerdeki
Faz I klinik çalışmaları ve daha yaygın toksisite testlerinden önce temel toksikolojik bilgileri elde etmektir (bkz. Bölüm 13). Kısıtlı sayıdaki hayvan, maruziyetten sonra (oral, intravenöz veya soluma yoluyla) 14 gün boyunca günde en az bir
Genel toksisite çalışmaları
27
kez incelenir (kan ve idrarda klinik kimyasal testler yapılır). Şiddetli zehirlenme
bulguları gösteren hayvanlar daha fazla acı çekmelerini önlemek için zamanından önce öldürülür ve tüm hayvanlara çalışmanın sonunda otopsi uygulanır.
Akut toksisite çalışmaları, ani sağlık tehlikeleri ve klinik zehirlenme bulguları için sadece önemli bilgi sağlamakla kalmaz; aynı zamanda olası hedef organları
ve olası etki şekillerini de saptayabilir. Akut toksisite çalışmalarında elde edilen
bulgular, tekrarlanan doz toksisite çalışmalarında uygulanacak doz planlaması
yapılırken kullanılır. Bu sonuçlar, genel olarak kimyasal maddeleri farklı toksisite
dereceleri açısından sınıflandırmak için de kullanılabilir (bkz. Tablo 1.2 ve 1.3).
Hesaplanan öldürücü doz da dahil olmak üzere akut toksisite verilerine dayanılarak, bir kimyasal madde, deney hayvanlarındaki LD50 veya LC50 değerlerine bağlı
olarak ‘çok toksik’, ‘toksik’, ‘zararlı’ veya ‘orta düzeyde zararlı’ şeklinde (bkz.
Tablo 1.4) veya insanlar (erişkinler) için tahmini oral öldürücü doza dayanılarak
‘süper toksik’ (<5 mg/kg), ‘aşırı toksik (5-50 mg/kg), ‘çok toksik’ (50-500 mg/
kg), ‘orta düzeyde toksik’ (0,5-5 g/kg), ‘hafif toksik’ (5-15 g/kg) veya ‘pratikte
toksik değil’ (>15 g/kg) şeklinde sınıflandırılabilir. Kimyasal maddeler kullanılırken, koruyucu önlemler ve tıbbi bakım için olası gereksinim hakkında pek çok
öneri, akut toksisite sınıflandırma sistemlerine dayandırılmaktadır.
Tablo 1.2 Tek ve kısa bir maruziyetten sonra geçici veya geri dönüşsüz hasarlara neden olabildikleri veya ölüme yol açtıklarında çok toksik (simge T+) olarak sınıflandırılması gereken bileşikler
için risk tanımları (İsveç Ulusal Kimyasal Maddeler Denetim Kurulu’ndan alınmıştır).
Grup No Tanım
Ölçüt
R28
 LD50 ağız yoluyla, sıçan ≤ 25 mg/kg
Yutulduğunda çok toksik
 Ayırt edici doza göre (sabit doz yöntemi) 5 mg/
kg’da hayatta kalma oranı % 100’den az (ağız
yoluyla, sıçan)
R27
Deri temasında çok toksik
 LD50 deri yoluyla, sıçan veya tavşan ≤ 50 mg/kg
R26
Solunduğunda çok toksik
 LC50 solunum yoluyla, sıçan, aerosol ve
partiküller ≤ 0,25 mg/l, 4 saat
 LC50 solunum yoluyla, sıçan, gaz ve buharlar
≤ 0,50 mg/l, 4 saat
R39
Çok ciddi geri dönüşsüz etki
tehlikesi
 Uygun bir uygulama şekli ile tek ve kısa bir
maruz kalma sonrası, genel olarak yukarıda
bahsedilen doz aralıkları içinde, geri dönüşsüz
hasarların olabileceği hakkında güçlü kanıt.
Not: Karsinojenite, mutajenite ve üreme toksisitesini
kapsamamaktadır.
28
Genel toksikoloji
Tablo 1.3 Tehlike sınıflandırması ve etiketleme arasındaki ilişki: Bazı örnekler (İsveç Ulusal
Kimyasal Maddeler Denetim Kurulu’ndan alınmıştır).
Tehlike sınıfı
Simge harf
Simge
Çok toksik (R26, R27, R28 ve R39)
T+
Kafatası ve çapraz kemikler
Toksik (R23, R24, R25, R39, R48)
T
Kafatası ve çapraz kemikler
Aşındırıcı (R34, R35)
C
Aşınma simgesi
Zararlı (R20, R21, R22, R65, R40, R48)
Xn
St Andrew’in haçı
Kısa süreli tekrarlanan doz ve subkronik toksisite
Kısa süreli tekrarlanan doz ve subkronik toksisite çalışmaları, ani ve gecikmiş
ters etkiler, olası biyobirikim, hasarın geri dönüşlülüğü ve maddeye dayanıklılık
(tolerans) gelişimi hakkında bilgi sağlar. Klinik ve histopatolojik incelemeler oldukça yaygındır ve bu nedenle diğer toksisite çalışmalarında uygulanacak dozları belirlerken kullanılabilen ters etki görülmeyen düzey NOAEL ve LOAEL’leri
saptamak sıklıkla olasıdır. İnsanlardaki kısa süreli ilaç kullanımı için (günler
veya haftalar) bu bilgi, güvenlik/etkinlik dengesini değerlendirmek için kullanılabilir. Ayrıca kısa süreli mesleki maruziyetler için de bu bilgi, bir eşik sınır
değeri ve diğer güvenlik ölçütleri belirlenirken kullanılabilir.
Tablo 1.4 LD50 veya LC50 değerlerine dayanan sınıflandırma (İsveç Ulusal Kimyasal Maddeler
Denetim Kurulu’ndan alınmıştır).
Sınıflandırma
Akut toksisite
LD50 (ağız yoluyla) LD50 (deri
(mg/kg, sıçan)
yoluyla)
(mg/kg, sıçan)
LD50 (solunum
yoluyla)
(mg/kg, sıçan)
Çok toksik
Çok yüksek
≤ 25
≤ 50
≤ 0,5a
(≤ 0,25)b
Toksik
Yüksek
25-100
50-400
0,5-2a
(0,25-1)b
Zararlı
Orta yüksek
200-2000
400-2000
2-20a
(1-5)b
Orta derecede
zararlı
Orta
> 2000c
-
-
Gaz ve buharlar
Aerosol ve partiküller
c
Tüketici ürünleri.
a
b
Özgül ters sağlık etkileri hakkında çalışmalar
29
Kronik toksisite
Kronik toksisite testlerinin asıl amacı, oluşması için uzun sürelerin gerektiği
sağlıkla ilgili ters etkileri belirlemek ve bu etkiler için doz-yanıt ilişkileri saptamaktır. Kronik toksisite çalışmaları çeşitli biyokimyasal, hematolojik, morfolojik ve fizyolojik etkiler hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Kemiriciler kullanıldığında, her doz grubu (eş zamanlı bir kontrol grubu dahil) her cinsiyetten en
az 20 hayvan içermelidir. Kemirici olmayanlar kullanıldığında (daha az yaygın
olarak), doz başına her cinsiyetten en az 4 hayvan (genellikle köpek veya maymun) önerilir. Test bileşiği en az 12 ay boyunca, günlük olarak en az 3 farklı
dozda uygulanmalıdır. İlaçlar söz konusu olduğunda, sadece özgül bir amaç için
uygulama yapılan ve ‘uydu’ olarak adlandırılan grupta, toksikokinetik veriler
düzenli zaman aralıklarında toplanmalıdır.
Günlük dikkatli denetim yapılmalı ve tüm klinik toksisite bulguları (vücut
ağırlığında, yiyecek tüketiminde, davranış vb.’deki değişiklikler) kaydedilmelidir. Düzenli bir şekilde kanda klinik kimyasal ölçümler, hematolojik incelemeler
ve idrar analizi gerçekleştirilmeli ve tüm hayvanlara otopsi sırasında genel bir
inceleme yapılmalıdır. Histopatoloji, çalışma sırasında ölen veya öldürülen tüm
hayvanları da içerecek şekilde, en yüksek doz grubundaki ve kontrol grubundaki
hayvanların organ ve dokularının çoğunun en azından tam bir mikroskobik incelemesini içermelidir. Bir kronik toksisite çalışmasında elde edilen NOAEL ve/
veya LOAEL’ler özgün olarak insanların çevresel ve/veya mesleki maruziyetleri
için çeşitli eşik sınır değerlerinin ortaya konulması veya ilaçlar için bir güvenlik
sınırının belirlenmesi için kullanılır.
Özgül ters sağlık etkileri hakkında çalışmalar
Genotoksisite
Genotoksisite (genetik toksisite) birincil DNA hasarı (DNA eklentileri, çapraz
bağlanma, iki molekül arasına başka bir molekülün geri dönüşümlü olarak girmesi ‘interkalasyon’, DNA iplik kırılmaları, vb.), gen mutasyonları (bir gen içinde kodlayıcı kısımların bir veya birkaçında nükleotid dizisindeki değişiklikler),
yapısal kromozom anomalileri (örn., kromozom veya kromatid kırılmalarını izleyen yer değiştirme ‘translokasyon’ veya ters dönme ‘inversiyon’) ve sayısal
30
Genel toksikoloji
kromozom anomalilerini (örn., anöploidi ve diğer genomik mutasyonlar) içeren
son genetik değişimi yansıtır. Geniş bir ‘belirleyici’ organizma grubu (maya,
bakteri, bitki, böcek ve memeli kültür hücresinden deney hayvanına kadar) kullanılarak farklı tipte genetik son değişimi saptamak için çok sayıda test sistemi
bulunmaktadır. Bu test sistemlerinden yaklaşık 15-20’si için uluslararası kabul
görmüş test kılavuzları vardır. Genotoksisite testlerinin asıl amacı belirli bir bileşiğin mutajenik olup olmadığını saptamaktır (genellikle olası karsinojenlerin
belirlenmesi amacıyla). Genetik toksikoloji ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için 5.
Bölüme bakınız.
Karsinojenite
Tümör gelişimi, hem mutasyon gibi kalıcı genetik değişiklikleri hem de diğer
‘epigenetik’ olayları kapsayan çok evreli bir süreçtir. Neoplaziler (‘tümörler’,
‘kanserler’, ‘maligniteler’) hücre çoğalması ve farklılaşmasının anormal kontrolüyle tanımlanan bir hastalık ailesidir ve kötü huylu (malign) hastalıkların
çoğu kaynak olarak çok etmenlidir. Kronik kanserin biyolojik belirlenmesinin
asıl amacı, ömürlerinin büyük kısmında maruz kalan deney hayvanlarındaki tümörlerin olası gelişimini incelemektir. Test bileşiğine maruz kalan hayvanlarda
kontrollerde gözlenmeyen neoplazilerin gelişimi; kontrollerde de gözlenen neoplazilerin artmış sıklığı; neoplazilerin kontrollerdekinden daha erken oluşması
ve/veya neoplazilerin artmış çokluğu, özgün karsinojenite göstergeleridir. Kronik kanser biyolojik incelemeleri, genellikle iki farklı tür üzerinde (fareler ve
sıçanlar), her tür için doz başına en az 50 erkek ve 50 dişi hayvan kullanılarak
gerçekleştirilir (maruz kalmamış hayvanlardan oluşan bir kontrol grubu dahil).
Kimyasal karsinojenez ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için 6. Bölüme bakınız.
Üreme toksisitesi
Üreme sisteminin toksik yanıtları; sperm veya yumurta oluşumunda (eşey hücresi oluşumu) bozulma, cinsel istek, döllenme, aşılama veya libido, embriyo oluşumu, organ oluşumu (organojenez), fetal büyüme veya doğum sonrası gelişim
üzerindeki ters etkilerin sonucu olabilir. Geniş anlamda, üreme toksisite çalışmaları doğurganlık (döllenme) ve genel üreme verimi üzerinde tek ve çok kuşaklı çalışmaları (kısım I çalışmaları), embriyotoksisite ve teratojenite hakkındaki
Özgül ters sağlık etkileri hakkında çalışmalar
31
çalışmaları (kısım II çalışmaları) ve geç gebelik ve emzirme döneminde oluşan
etkilerle ilgili, doğum öncesi ve sonrası çalışmaları (kısım III çalışmaları) içerir.
Özgün bir veya iki kuşak üreme toksisite çalışmasının asıl amacı, erkek ve
dişi üreme verimi üzerinde kimyasal olarak oluşturulan ters etkilerle ilgili bilgi
sağlamaktır. Doğum, gebelik süresi, yavruların sayı ve cinsiyeti, ölü ve canlı doğumlar, erişkin hayvanların eşey organlarındaki mikroskobik değişiklikler veya
yavrulardaki genel anomaliler incelenerek; örneğin eşey organ işlevi, döllenme
dönemi döngüsü, çiftleşme davranışı, gebe kalma, doğum, emzirme ve sütten kesme
ile ilgili ters etkiler hakkında bilgi elde edilebilir. Bu çalışmalar, aynı zamanda yenidoğandaki hastalık hali ve davranışı içeren gelişim toksisitesi hakkında
da bazı bilgileri sağlayabilmelidir. İncelenen özgün kısım I çalışmasında, her iki
cinsiyet (genellikle sıçanlar), incelenen bileşiğin çeşitli dozlarına maruz bırakılır
(hem erkek, hem de dişi eşey hücresi oluşumunun önemli evrelerini kapsaması
için). Çiftleşmeden sonra dişiler gebelik sırasında ve ayrıca emzirme döneminde
de sürekli maruz kalırlar. İki kuşaklı bir çalışmada, incelenen bileşik, sütten kesme
sırasında başlanarak ikinci kuşağın (F2 kuşağı) sütten kesilmesine kadar sürecek
şekilde yavruya da (F1 kuşağı) verilir. Üreme etkileri altında yatan bazı mekanizmalar 4. Bölümde tartışılmaktadır.
Embriyotoksisite, teratojenite ve fetotoksisite
Kimyasal maddeler, annede belirgin bir toksisite belirtisi oluşturmadan, gelişmekte olan embriyo veya fetüsü etkileyebilir. Örneğin, embriyonik veya fetal gelişim
evresine göre, toksik bir madde yavruda çeşitli metabolik ve fizyolojik işlev bozuklukları ve bilişsel (kognitif) eksiklikler yanında erken embriyo ölümü, fetal
ölüm, kusurlu oluşumlar, olgunlaşmanın gecikmesi veya düşük doğum ağırlığına
neden olabilir. En geniş anlamda, embriyotoksisite embriyoda görülen tüm ters
etkiler olarak tanımlanabilir (genç embriyo-blastula- oluşumundan organ oluşumunun tamamlanmasına kadar oluşan toksisite gibi). Fetotoksisite (fetüste görülen
ters etkiler) organ oluşumunun tamamlanmasından sonra oluşur. Bu gibi etkilerin
özgün örnekleri; artmış ölü doğum, düşük doğum ağırlığı, doğumdan sonra gözlenen çeşitli fizyolojik ve psikolojik işlev bozuklukları ile bilişsel bozukluklardır.
Gebelik sırasında bir kimyasal maddeye maruz kalmayı takiben sağlıkla
ilgili çeşitli ters etkileri ayırt edebilmek için, ‘embriyotoksisite’, bir kimyasal
maddenin embriyonik büyümeyi bozma veya embriyonun ölümüne yol açma
32
Genel toksikoloji
yeteneği anlamında da kullanılmıştır. Teratojenite, kalıcı yapısal veya işlevsel
anomaliler (dış görünüşte kusurlu oluşumlar, iskelet anomalileri ve/veya iç organ
anomalileri dahil) ile tanımlanır, ancak daha geniş anlamda, davranış değişikliklerini de (davranış teratolojisi) içerebilir.
Teratojenite testlerinin asıl amacı, gebelik sırasında maruz kalma sonrası
doğmamış çocukla ilgili olası tehlikeler hakkında bilgi sağlamaktır. Annede belirgin toksisite olmadan, embriyotoksisite ve teratojenite görülebilmesi, özellikle
dikkat edilmesi gereken bir durumdur. İncelenen bileşik, organ oluşumunu içeren bir dönemde gebe hayvanlara (genellikle sıçanlar veya tavşanlar) farklı dozlarda verilir. Diğer çoğu toksisite çalışmasında olduğu gibi, uygulanan en yüksek
doz annede bazı toksik etkileri oluşturmalı ve en düşük dozla belirgin toksisite
bulguları olmamalıdır. Gebe hayvanlar beklenen doğum zamanından kısa süre
önce öldürülür ve yavrular çeşitli embriyotoksik ve teratojenik etkiler açısından
incelenir. Teratojenik etkilerin altında yatan mekanizmalarla ilgili daha ayrıntılı
bilgi için 4. Bölüme bakınız.
Nörotoksisite ve davranış toksisitesi
Nörotoksisite, merkezi ve periferik sinir sisteminin çeşitli destekleyici yapılarını
da içeren herhangi bir yerinde, kimyasal olarak oluşturulan ters etkiler olarak
tanımlanabilir. Buradan yola çıkılarak ‘nörotoksisite’ çeşitli işlevsel ve nörodavranış değişiklikleri yanında morfoloji, fizyoloji, biyokimya ve/veya nörokimyadaki değişikler olarak ifade edilen sinir sistemindeki çeşitli patolojik değişiklikler ile ilişkilidir. Nörotoksisite tek bir test sistemiyle değerlendirilebilecek
olan tek bir sonuç değildir. Beynin çeşitli bölgelerindeki patolojik değişiklikler
ve/veya merkezi sinir sistemi (MSS) toksisitesinden kaynaklanan klinik zehirlenme bulguları (örneğin, saç veya tüy dikleşmesi (piloereksiyon), titreme veya
koma) akut ve tekrarlanan doz toksisite çalışmalarında izlenebilir. Kimyasal olarak oluşturulan davranış değişikliklerinin (bazen çok belirsiz) izlenmesi daha
zordur. Bunun için genellikle ‘klasik’ eğitim görmüş olan bir toksikoloğun her
zaman alışık olmadığı, tamamen farklı bir test yöntemi gerekmektedir.
Çeşitli (gizli) MSS etkilerini (örn. refleks olan veya planlı şekilde kontrol
edilen davranışlarda değişiklikler veya öğrenme ve hafıza işlevlerinde azalma)
saptamak için test sistemleri bulunmaktadır. Davranış toksikolojisi kavramı, bir
davranışın tüm sinir sisteminin (aynı zamanda dolaylı olarak endokrin sistem
ve diğer organları da içerir) son işlevsel ifadesi olduğu ve bu nedenle davranış
Özgül ters sağlık etkileri hakkında çalışmalar
33
değişikliklerinin hem erişkin hayvanlarda, hem de anne karnında veya doğumdan kısa süre sonra maruz kalan hayvanlarda kimyasal maddelerle oluşturulan
nörotoksisitenin (‘nörodavranış teratolojisi’) duyarlı göstergeleri olarak kullanılabileceği düşüncesine dayanmaktadır.
Davranış toksisitesi testleri, hayvanların ya kendiliğinden yaptığı (örneğin doğal sosyal veya araştırmacı davranışları) ya da uyaranla yönlendirilen davranışlarındaki değişikliklere dayanır. İkinci testler ya edimsel-şartlı bir davranışa (hayvanlar bir cezadan kurtulmak veya ödül kazanmak için bir görevi yapmak üzere
eğitilirler) ya da klasik şartlanmaya (hayvanlara refleks bir etki ile şartlandıran
bir uyaranla davranmaları öğretilir) yöneltilmişlerdir. Çeşitli davranış toksisitesi
testlerinde kaydedilen özgün yanıtlar, ‘edilgen (pasif) kaçınma’, ‘sesten ürkme’,
‘oturma labirenti’ ve ‘yürüme şekilleri’dir. Davranış nörotoksisitesi testlerinin sonuçlarını insan davranışı ile ilişkilendirerek yorumlamak her zaman kolay değildir.
Sinir sisteminin işlev yedeği ve uyumu ile ilişkili belirgin sorunlar dışında, davranışın özünde de büyük bir çeşitlilik söz konusudur. Nörodavranış testleri genellikle
çok sayıda farklı test sisteminde çoklu ölçümü içerdiğinden, istatistiksel olarak
anlamlı sonuca rastgele ulaşma konusunda belli ölçüde risk vardır.
İmmünotoksisite
İmmün sistem aracılıklı toksik etkilere immünotoksisite adı verilir. Toksikolojik
açıdan immünotoksisite, çoğu durumda immün sistem üzerindeki kimyasal madde
ile oluşturulan ters etkiler olarak tanımlanır. İmmün sistem organizmayı enfeksiyonlardan ve neoplastik değişikliklerden koruyan, hücre, doku ve organların
oldukça karmaşık ve birbiriyle ilişkili bir sistemidir. İmmünotoksik maddeler,
immün sistemle pek çok yoldan etkileşebilirler. Örneğin; B ve T lenfositlerinin,
işlev, üretilme veya yaşam süresinde değişikliklere yol açabilir veya çeşitli antijenler, antikorlar ve immünoglobulinlerle etkileşebilir. Temel olarak, immünotoksik maddeler ya ‘immün baskılayıcı’ ya da ‘immün uyarıcı’ olarak etki eder. Çok
sayıda diğer toksikolojik ‘sonuç’ gibi, immünotoksisite de tek bir test sistemiyle
izlenebilen tek bir son durum değildir.
Deri duyarlanması, örneğin, alerjik temas deri yangısı (dermatit), duyarlanma yaratan bir maddeyle başlangıç temasının gerekli olduğu immün aracılıklı
bir yanıttır. Belirtiler (özgün olarak eritem ve ödemi içerir, bazen veziküller de
olabilir) oldukça benzer olduğu için, deri duyarlanması ile oluşan bir ‘alerjik temas deri yangısı’ ile deri tahrişini izleyen ‘olağan bir temas deri yangısını’ ayırt
34
Genel toksikoloji
etmek zor olabilir. Bununla birlikte, duyarlanma oluştuğunda, yanıtlar sıklıkla
daha şiddetlidir ve belirgin eşik değerine ulaşmayan ve tahriş edici olmayan,
oldukça düşük dozlarla da meydana gelir. Deri duyarlanması testi uygulanırken
çok duyarlı olduğu için, tercih edilen tür kobaylardır.
Çok sayıda test seçeneği bulunmaktadır: Örneğin Freund’un tam destekleyici
(adjuvan) testi, kobay maksimizasyon testi ve açık epikutanöz testi. Bu testlerin
çoğu aynı genel çerçevededir. Aşırı duyarlı hale getirmek için, hayvanlar önce
incelenen bileşiğin oldukça yüksek bir dozuna maruz bırakılır. Maruz kalınmayan
bir ‘uyarma dönemi’nden sonra hayvanlara ikinci kez düşük, tahriş edici olmayan
bir doz uygulanır. Bu sataşma dozundan sonra, hayvanlar olası alerjik temas deri
yangısı gelişimi açısından incelenir. Duyarlanma, diğer maruz kalma yollarından
(özellikle soluma) sonra da oluşabilir, fakat kabul edilmiş uluslararası test kılavuzları, bugüne kadar sadece alerjik temas deri yangısı için geliştirilmiştir.
Pek çok ilaç (örn. penisilinler ve halotan) hapten olarak işlev gösterebildiğinden immün yanıta (‘alerji’) neden olurlar. Bu alerjik yanıtın hayvan modellerinde önceden belirlenmesi çok zor olduğundan, bu ilaçlarla ilişkili ters etkiler
genellikle klinik çalışmalarla veya ilaç bir süre piyasada bulunmadan önce belirlenemez. İlaçlara karşı aşırı duyarlılık yanıtları gerçekten, önceden belirlenemeyen ilaç yanıtlarının başlıca türleri arasındadır ve etkiler penisilin olgularında
anaflaktik şok ve halotan vakalarında karaciğer yangısı (hepatit) içerecek şekilde
şiddetli olabilir. İmmünotoksikoloji ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için 10. Bölüme
bakınız.
Deri ve göz tahrişi
Deri ve gözlerdeki bölgesel toksisite için inceleme yapılmasının asıl amacı, bir
kimyasal maddenin deri üzerine veya gözün ön yüzeyine tek bir doz şeklinde
uygulandığında, tahriş (geri dönüşlü değişiklikler) veya aşındırma (geri dönüşsüz
doku hasarı) oluşturup oluşturmadığını ortaya koymaktır. Deri ve gözlerde lokal
toksisite için güçlü asidik (pH ≤ 2) veya alkali (pH ≥ 11,5) bir maddenin denenmesinin söz konusu olmayacağı açıktır. Aynı şekilde, eğer bir maddenin deri için
aşındırıcı olduğu gösterilmişse, akut bir göz tahriş çalışması yapmak anlamsızdır.
Derideki bölgesel, etkiler için yapılan deney, genellikle albino tavşanlarda gerçekleştirilir (her hayvan aynı zamanda kendi kontrolüdür). Deri reaksiyonunun
derecesi, uygulamadan sonra 14. güne kadar çeşitli zamanlarda okunur ve değerlendirilir. Derideki eritem ve ödemin derecesine göre, incelenen kimyasal madde
tahriş edici değil, tahriş edici veya aşındırıcı olarak sınıflandırılır. Günümüzde,
Toksikodinamik
35
göz tahriş testleri, in vivo tavşan gözlerinde yapılan klasik Draize testinden çok,
sıklıkla in vitro yapılmaktadır.
Toksikodinamik: Pek çok farklı toksisite mekanizması vardır
Farmakodinamik kavramına paralel olarak, bir ilacın sağlık açısından istenmeyen
etkileri ve altındaki mekanizmalar, ‘toksikodinamik’ şeklinde özetlenebilir. Çoğu
toksik madde istenmeyen etkilerini normal hücresel süreçlerle etkileşerek oluşturur ve çoğu toksik yanıt, önemli organ işlev kaybına yol açan hücre ölümünün
sonucudur. Diğer yanıtlar, hücrelerin yaşam süresini etkilemeyen çeşitli biyokimyasal ve fizyolojik olaylarla etkileşimlerinin sonucudur. Sık rastlanan toksik etki
mekanizmaları; almaç-madde (ligand) etkileşimlerini, hücresel membran işlevleri ile etkileşimi, hücre içi ve dışı arasındaki kalsiyum dengesinde ve hücresel
enerji üretiminde bozulmayı ve çeşitli proteinlere, nükleik asitlere ve diğer ‘biyomoleküllere’ geri dönüşlü veya geri dönüşsüz bağlanmayı içerir. Toksisite tek bir
hedef organda özel bir fizyolojik değişikliğe bağlı olabilir veya pek çok organ ve
dokuda farklı yerlerdeki çok sayıda etkileşimin sonucu olabilir.
Pek çok toksik madde istenmeyen etkilerini, biyolojik olarak etkin bir molekül üzerindeki belirli bir yere bağlanarak oluşturur. Bu molekül, bir protein
(örneğin ‘yüksek ilgili’ bir almaç, biyoetkinleştirici veya detoksifiye edici bir
enzim, bir DNA onarım enzimi, bir kanal proteini veya bir taşıyıcı protein), bir
nükleik asit (DNA veya RNA), bir lipid veya önemli biyolojik işlevleri olan
diğer büyük bir molekül olabilir. ‘Almaç’ genellikle iç kaynaklı (endojen) bir
madde ile etkileşme eğilimi yüksek bağlanma yeri olarak tanımlanır. MSS’de
çeşitli sinir iletici (nörotransmitter)’ler ile etkileşen almaçlar ve kalsiyum veya
çeşitli steroid hormonlarla etkileşen hücre içi almaçlar özgün örneklerdir. Bununla birlikte, geniş anlamda bir almaç, özel bir ligand için var olan herhangi bir
bağlanma yeri olarak tanımlanabilir ve ‘almaç’ toksikolojide farmakolojiye göre
daha geniş anlam taşır.
Bir toksik madde, iç kaynaklı bir maddeye ilgisi yüksek bir almaca bağlandığında, almacın aracılık ettiği biyolojik yanıtları ya ‘oluşturabilir’ (‘agonist’
olarak etki yapar) ya da durdurabilir (‘antagonist’ olarak etki yapar). Agonist
almaca bağlanarak veya dolaylı olarak almaçda iç kaynaklı maddenin konsantrasyonunu arttırarak (örneğin asetilkolinesteraz engelleyicilerinde olduğu gibi
yıkımını engelleyerek) etkinlik gösterebilir.
Çeşitli makromoleküllere bağlanarak etki gösteren çok sayıda toksik madde
örneği vardır. Karbon monoksit ve hemoglobin arasındaki yüksek ilgili bağlan-
36
Genel toksikoloji
madan kaynaklanan anoksi, bir proteine çok güçlü olmayan bağlanma nedeniyle
oluşan ters etkiye örnektir. ‘Metabolik zehirler’ çeşitli enzimlerin biyolojik etkinliğini değiştirir. Bazı toksik maddeler bu etkilerini enzimlere bağlanarak ve böylece onların yapılarını değiştirerek gösterir. Diğer metabolik zehirler, metabolik
yolaklarla yarışmalı engelleme yoluyla etkileşir. Toksik maddeler hücresel enerji
üretimiyle de, örneğin mitokondrideki oksidatif fosforilasyonu önleyerek etkileşebilir. Bu gibi maddeler (örneğin, çok sayıda AIDS ilacı), genellikle ‘mitokondri
zehiri’ olarak adlandırılır. Diğer toksik maddeler membrana bağlı çeşitli işlevlerle
ve taşıma işlemleriyle etkileşerek ‘hücresel zehirler’ olarak etki gösterir. Bunlar
arasında, çeşitli kanal proteinlerine bağlanarak iyon kanal engelleyici olarak etkinlik gösteren çok sayıda güçlü sinir zehiri (nörotoksin) bulunur.
Pek çok ilaç, biyotransformasyonları sırasında saldırgan ara ürünler oluşturur.
Bu elektron seven (elektrofilik) ara ürünler doğrudan çeşitli hücresel makromoleküllere bağlanabilir, fakat aynı zamanda hücrelerde ‘oksidatif baskıyı (oksidatif
stresi)’da başlatabilir. Sonuçta bu durum, DNA (DNA hasarına neden olan) ve
hücre membranındaki doymamış yağ asitleri ile (lipid peroksidasyonuna neden
olan) etkileşen oldukça saldırgan hidroksil radikalleri dahil, çeşitli saldırgan oksijen türlerinin oluşumuna yol açar. Oksidatif baskının yaşlanma, yangı ve tümör
gelişimini içeren pek çok biyolojik süreçte önemli bir etken olduğu gösterilmiştir.
Lipid peroksidasyonunun, karaciğerin merkezi lobunda nekroz oluşturan pek çok
hepatotoksik madde için bir etki mekanizması olduğu belirlenmiştir. Hücre toksisitesi altında yatan mekanizmalarla ilgili daha ayrıntılı bilgi için 3. Bölüme bakınız.
Toksisite verilerinin değerlendirilmesi her zaman
basit değildir
Çoğu toksikolojik veri, hayvan deneylerinden elde edilir. Toksisite çalışmaları,
belirli bir bileşikle ilişkili olabilen sağlık üzerindeki zararlı etkilerin özelliğini
ve hasarın oluştuğu doz aralığını belirler. Bu gibi veriler, güvenlik (ilaçların)
veya risk değerlendirmesi (işyeri ve çevre kirleticilerinin) için kullanıldığında,
toksikolojik incelemede kullanılan yöntemler dikkatle ele alınmalıdır. Toksik
madde kesin olarak uygulandı mı? Toksisiteyi tanımlayan ifadeler kesin miydi?
Çalışma yeterli sayıda hayvan ve doz uygulamasını kapsıyor muydu? Çalışmada
bir kontrol grubu var mıydı? Sonuçlar istatistiksel olarak anlamlı mıydı? Yanıtlar
biyolojik olarak önemli miydi?
Toksisite verilerinin değerlendirilmesi her zaman basit değildir
37
Bir çalışmanın sonuçları, her zaman diğer toksisite çalışmalarında elde edilen sonuçlarla birlikte yorumlanmalıdır ve hayvan verileri insan maruziyetine
uyarlanırken sınırlamalar da dikkate alınmalıdır. Mesleki ve çevresel temasın
olduğu kimyasal maddeler için yapılan düzenlemelerde, hayvan verileri insanlara uyarlanırken belirsizlik (veya güvenlik) etmenleri sıklıkla kullanılır. Genel
olarak, hayvanlardaki toksisite çalışmasında elde edilen NOAEL, belirsizlik etmeni 100’e (10x10) bölünür. Buradaki 10 çarpanı, toksikokinetik ve toksikodinamik düzeydeki olası türler arası (hayvanlardan insanlara) değişkenliği, diğer
10 çarpanı ise tür içi (insandan insana) değişkenliği dengelemek için kullanılır.
Bununla birlikte, kullanılan belirsizlik etmenleri duruma göre değişebilir. Örneğin, daha tekdüze bir işçi topluluğu için 3 çarpanı kullanılabilir (genel toplum
için kullanılan 10 çarpanı yerine) ve toksisite verileri sadece LOAEL’lere dayandığında veya sağlıkla ilgili ters etki ciddi olarak kabul edildiğinde (örneğin kötü
huylu bir hastalık), ek güvenlik çarpanları kullanılabilir.
İnsanlarda tıbbi kullanımı hedeflenen ilaçlar için, ruhsatlandırma koşulu gereği çok geniş toksisite verisi olmalıdır: Hedeflenen tedavi edici kullanım ve
uygulama şekli ile ilişkili hem hayvan, hem de insan verileri. Uygulama şekli ile
ilişkili gereklilik, piyasada önceden var olan bir ilaç için yeni bir uygulama şekli
düşünüldüğünde, yeni verilerin oluşturulması gerektiği anlamına gelmektedir.
Üstelik, eğer bir ilaç kısa süreli bir kullanım (örneğin kısa süreli ağrı tedavisi
için en fazla 3 hafta) için ruhsatlı ise ve ilaç şirketi uzun süreli bir tedavide kullanım isterse (örneğin artrit ağrısının tedavisi için), kısa süreli tedavi için gerekli
görünmeyen kanserojenite verileri istenecektir.
Toksikolojik verilerin değerlendirilmesi, iyi bir şekilde tanımlanmış kimyasal madde maruziyetini takiben oluşan sağlıkla ilgili ani ters etkiler için genellikle daha kolaydır. Bununla birlikte, akut toksisitenin altındaki mekanizma
genellikle bilinmediği için (farmakolojik yan etki olmadıkça) aşırı doz ilaç alımı
durumunda ne yapılması gerektiği bilinmemektedir. Sürekli düşük doza maruz
kalma durumunda (ilaçlar için daha az, fakat mesleki ve çevresel maruziyette
iyi bilinen bir sorun), toksikolojik değerlendirme karmaşık olabilir (örneğin eşik
değerin olup olmadığı soruları).
Toksisite verilerinin değerlendirilmesini karmaşık hale getiren bir etmen, bir
kimyasal maddenin önceki maruziyetine bağlı, toksisitede azalmış yanıt şeklinde
tanımlanan dayanıklılık gelişimidir. Dayanıklılık, bir bileşiğin etkilerine duyarsızlaşma sürecidir ve dirençli hücrelerin seçilmesi (hücreye toksik sitostatiklerde
38
Genel toksikoloji
yaygın olmasa da) veya almaçların sayısında azalmaya (down regulation) bağlı
olabilir. Morfin ve etanole dayanıklılık, duyarsızlaşmanın iyi bilinen iki örneğidir. Benzer şekilde, burundaki ilk tahriş, birkaç dakikalık temas süresinden sonra
kaybolabilir.
Bir diğer karmaşık hale getirici etmen de, ilaçlar da dahil kimyasal maddelerin birbirleriyle etkileşebilmesidir. Bu durum, tek bir bileşiğe odaklanan
bilinen toksisite testleriyle genellikle belirlenmez. Kimyasal maddeler arasında
etkileşme aditif (birlikteki etki, her bir maddenin tek başına verildiğinde oluşan
etkilerin toplamına eşittir), sinerjist etki (birlikteki etki, her bir maddenin tek
başına verildiğinde oluşan etkilerin toplamından fazladır), potansiyalize edici
etki (maddelerden bir tanesi kendi başına bir organ sisteminde toksik etki göstermemekle birlikte toksik bir madde ile verildiğinde, toksik etkiyi arttırır) ya
da antagonist etki (birlikteki etki, her bir maddenin tek başına verildiğindeki
etkilerin toplamından azdır) ile sonuçlanabilir.
İlaç geliştirilmesi sırasında üretici firma, ilacın istenen kullanımıyla ilişkili, toksikokinetik ve toksikodinamik etkileşmeler kadar, farmakokinetik ve farmakodinamik etkileşmeler olasılığını da dikkate almalıdır. Örneğin, söz konusu
olan ilaç, diğer ilaçların etkisizleştirilmesi için gerekli bazı sitokrom P450 enzimlerini engelleyecek midir? Ya da yeni ilacın metabolizmasını azaltacak diğer
ilaçlarla birlikte tedavi olası mıdır? Hedeflenen hasta grubu tarafından sıklıkla
kullanılabilecek ilaçlar farmakodinamik etkileşmeleri açısından incelenmelidir.
Sonuç
Üretici firma, yeni bir ilacın tedavi edici kullanımı için hazırlanan dosyayı onaya
sunduğunda, tedavi edilecek hastalığın ciddiyetini dikkate alarak, ilacın etkinliği
ve hedeflenen kullanımındaki güvenliği için ayrıntılı kanıtları sağlamak zorundadır. Ruhsat için, uygulama yolu, süresi ve doza bağlı olarak bir dizi veri gerekir. Yetkililer, güvenlik ve etkinlik verilerini onayladıklarında ilaç bu kullanım
için ruhsatlandırılır. İlaç olmayan diğer kimyasal maddelerin toksisite özellikleri
(insanlardaki toksikokinetik ve toksikodinamikleri bakımından) genellikle daha
az bilinir. Bu durumlarda, deney hayvanlarındaki in vivo ve /veya izole hücrelerde in vitro yöntemlerdeki deneysel veriler insan verisinin yerine geçer (şüpheli,
olası riskler hakkında sonuçlara varmak için). Sadece uzun yıllardır kullanımda
olan kimyasal maddeler için, insandaki toksisite hakkında bilgi verebilecek yeterli epidemiyolojik veriler mevcuttur.
İleri okuma
39
Çoğu toksisite verisinin deneysel çalışmalardan (hayvanlardaki ve/ veya
hücrelerdeki) türetildiği gerçeği, tıbbi kullanımı amaçlanan ilaçlar dahil kimyasal maddelerin güvenli kullanımı ile ilişkili farklı yönlerin değerlendirilmesi,
temel toksikoloji ilkelerini anlayan ve toksisite testleri için temel bilgiye sahip
olan uzmanların çalışmasını gerektirir.
İleri okuma
Klaasen CD, ed. (2001). Casarett & Doull’s Toxicology. The Basic Science of Poisons, 6th edn
New York: McGraw-Hill.
Hayes AW, ed. (2001). Principles and Methods of Toxicology, 4th edn. Philadelphia: Taylor and
Francis.