Toxicita

Toxicita
	Piktogram GHS06, symbol pro akutní toxicitu (smrtelnou nebo toxickou)
Definice	Míra, do jaké může chemická látka nebo směs látek poškodit organismus.
Obor	Toxikologie, Farmakologie, Chemie, Biologie, Ekotoxikologie
Typy	Akutní, Subchronická, Chronická

Rozbalit box

Obsah boxu

Toxicita (z řeckého toxikon – jed na šípy) je relativní vlastnost chemické látky, která popisuje míru, do jaké může poškodit živý organismus. Jedná se o klíčový pojem v toxikologii, farmakologii a bezpečnosti práce. Toxicita není absolutní vlastností látky, ale závisí na mnoha faktorech, především na dávce, způsobu expozice, délce trvání expozice a individuálních vlastnostech exponovaného organismu (např. druh, věk, pohlaví, zdravotní stav).

Základní princip toxikologie formuloval již v 16. století Paracelsus: "Sola dosis facit venenum" – "Pouze dávka činí jed". To znamená, že prakticky jakákoli látka, včetně vody nebo kyslíku, se může stát toxickou, pokud je podána v dostatečně vysoké dávce.

📜 Historie a vývoj konceptu

Koncept jedů a jejich účinků je starý jako lidstvo samo. Starověké civilizace využívaly jedy z rostlin a živočichů k lovu, válčení i k travičství. Systematický vědecký přístup k toxicitě však začal až mnohem později.

Starověk: Ebersův papyrus (cca 1550 př. n. l.) obsahuje zmínky o mnoha jedech, včetně bolehlavu, oměje, olova a mědi. Hippokratés (cca 400 př. n. l.) popsal základní klinické principy toxikologie.
Středověk a renesance: Klíčovou postavou byl Paracelsus (1493–1541), který je považován za otce moderní toxikologie. Jeho myšlenka, že toxicita je závislá na dávce, je dodnes ústředním dogmatem tohoto oboru. Zdůraznil, že rozdíl mezi lékem a jedem je pouze v množství.
18. a 19. století: S rozvojem chemie a fyziologie se začaly zkoumat mechanismy účinku jedů. Mathieu Orfila (1787–1853), španělský lékař působící ve Francii, je považován za zakladatele moderní forenzní toxikologie. Systematicky studoval účinky jedů a vyvinul metody jejich detekce v těle.
20. století: Průmyslová revoluce a dvě světové války přinesly masivní produkci nových syntetických chemikálií, což vedlo k potřebě systematického testování jejich toxicity. Byly vyvinuty standardizované testy, jako je stanovení LD₅₀, a vznikly regulační orgány pro kontrolu chemických látek, jako je EPA v USA nebo ECHA v Evropské unii.

⚙️ Měření a klasifikace toxicity

Toxicita se měří a kvantifikuje pomocí různých experimentálních metod, obvykle na laboratorních zvířatech (např. potkan, myš) nebo pomocí alternativních metod (např. buněčné kultury, počítačové modelování).

Základní metriky

LD₅₀ (Lethal Dose, 50%): Smrtelná (letální) dávka. Je to statisticky odhadnutá dávka látky, která po jednorázovém podání způsobí úhyn 50 % testované populace zvířat. Udává se v jednotkách hmotnosti látky na kilogram tělesné hmotnosti zvířete (např. mg/kg). Čím nižší je hodnota LD₅₀, tím je látka toxičtější.
LC₅₀ (Lethal Concentration, 50%): Smrtelná (letální) koncentrace. Používá se pro plyny, páry nebo látky rozpuštěné ve vodě (např. v ekotoxikologii). Je to koncentrace látky v prostředí (vzduch, voda), která způsobí úhyn 50 % testované populace během určité doby expozice.
NOAEL (No-Observed-Adverse-Effect Level): Nejvyšší dávka nebo úroveň expozice, při které nejsou pozorovány žádné statisticky významné nepříznivé účinky v exponované populaci ve srovnání s kontrolní skupinou.
LOAEL (Lowest-Observed-Adverse-Effect Level): Nejnižší dávka nebo úroveň expozice, při které jsou pozorovány statisticky významné nepříznivé účinky.

Typy toxicity podle délky expozice

Akutní toxicita: Nepříznivé účinky, které se projeví po jednorázové dávce látky nebo po několika dávkách během krátké doby (obvykle do 24 hodin). Příkladem je otrava kyanidem.
Subchronická toxicita: Účinky, které se objeví po opakované expozici látce po dobu několika týdnů až měsíců (obvykle 10 % délky života testovaného zvířete).
Chronická toxicita: Účinky, které se projeví po dlouhodobé, často celoživotní expozici nízkým dávkám látky. Typickým příkladem je karcinogenita způsobená expozicí azbestu nebo tabákovému kouři.

Typy toxicity podle místa účinku

Lokální toxicita: Poškození nastává v místě prvního kontaktu s látkou (např. poleptání kůže kyselinou).
Systémová toxicita: Látka se po vstřebání do krevního oběhu dostává do celého těla a poškozuje jeden nebo více cílových orgánů, které mohou být vzdálené od místa vstupu (např. poškození jater paracetamolem při předávkování).

🧬 Mechanismus účinku

Toxické látky (tzv. xenobiotika) poškozují organismy na molekulární a buněčné úrovni různými mechanismy:

Narušení buněčných membrán: Některé látky (např. rozpouštědla, detergenty) mohou narušit strukturu a funkci buněčných membrán, což vede k nekontrolovanému průniku látek do buňky a jejímu zániku.
Inhibice enzymů: Mnoho jedů funguje tak, že se vážou na enzymy a blokují jejich aktivitu. Například kyanidy blokují cytochrom c oxidázu, klíčový enzym buněčného dýchání, což vede k rychlému selhání energetického metabolismu.
Poškození DNA: Látky označované jako mutageny mohou chemicky modifikovat DNA, což vede k mutacím. Pokud tyto mutace postihnou geny regulující buněčný cyklus, může dojít ke vzniku nádorového bujení. Látky způsobující rakovinu se nazývají karcinogeny.
Zásah do syntézy proteinů: Některé toxiny, například ricin, mohou blokovat ribozomy a tím zastavit produkci životně důležitých proteinů.
Oxidační stres: Některé látky vedou k nadměrné produkci reaktivních forem kyslíku (volných radikálů), které poškozují bílkoviny, lipidy i DNA.
Teratogenita: Schopnost látky poškodit vývoj plodu během těhotenství. Klasickým příkladem je thalidomid.

🌍 Typy toxických látek

Toxické látky lze dělit podle jejich původu nebo chemické struktury.

Těžké kovy: Například olovo, rtuť, kadmium a arsen. Jsou perzistentní v prostředí, mají tendenci se hromadit v organismech (bioakumulace) a mohou způsobovat chronická poškození nervového systému, ledvin a dalších orgánů.
Pesticidy: Látky používané v zemědělství k hubení škůdců. Patří sem insekticidy (např. organofosfáty), herbicidy a fungicidy. Mohou být toxické i pro necílové organismy, včetně člověka.
Biotoxiny: Jedy produkované živými organismy.

   *   Zootoxiny: Zvířecí jedy (např. hadí jed, jed pavouků, štírů).
   *   Fytotoxiny: Rostlinné jedy (např. atropin z rulíku, digitoxin z náprstníku).
   *   Mykotoxiny: Toxiny produkované plísněmi (např. aflatoxiny, které jsou silně karcinogenní).
   *   Bakteriální toxiny: Například botulotoxin produkovaný bakterií Clostridium botulinum, který je nejjedovatější známou přírodní látkou.

Průmyslové chemikálie: Široká škála látek, jako jsou organická rozpouštědla (benzen, toluen), polychlorované bifenyly (PCB) nebo dioxiny.
Léčiva: Všechna léčiva mají při předávkování toxické účinky. Rozdíl mezi terapeutickou a toxickou dávkou se nazývá terapeutické okno.

🌱 Ekotoxikologie

Ekotoxikologie je vědní obor, který studuje účinky toxických látek na celé ekosystémy. Nezaměřuje se pouze na jednotlivé organismy, ale i na populace, společenstva a ekosystémové procesy. Klíčovými koncepty jsou:

Bioakumulace: Proces, při kterém se koncentrace látky v organismu zvyšuje v průběhu času, protože rychlost jejího příjmu je vyšší než rychlost jejího vyloučení nebo metabolizace.
Biomagnifikace: Zvyšování koncentrace perzistentní toxické látky v organismech na vyšších úrovních potravního řetězce. Například DDT se hromadí v tělech hmyzu, který je sežrán rybami, a ty jsou sežrány dravými ptáky. V těle ptáků pak koncentrace DDT dosahuje úrovní, které způsobují ztenčování skořápek vajec a selhání reprodukce.

💡 Pro laiky: Jak rozumět toxicitě

Představa, že existují látky "jedovaté" a "nejedovaté", je zjednodušující. Jak řekl Paracelsus, prakticky všechno může být jedovaté, pokud toho přijmeme příliš mnoho.

Příklad s vodou: I obyčejná voda může být smrtelná. Pokud člověk vypije extrémně velké množství vody (např. 6-7 litrů) v krátkém čase, může dojít k tzv. otravě vodou (hyponatrémii). Ledviny nestíhají přebytečnou vodu vyloučit, krev se naředí, klesne koncentrace sodíku a buňky (včetně mozkových) začnou otékat, což může vést ke smrti.
Příklad se solí: Kuchyňská sůl je nezbytná pro život, ale její smrtelná dávka (LD₅₀) pro člověka je odhadována na přibližně 3 gramy na kilogram tělesné hmotnosti. Pro 70kg člověka by to bylo asi 210 gramů soli najednou.
Příklad s botulotoxinem: Na druhém konci spektra je botulotoxin, nejjedovatější známá látka. Jeho LD₅₀ pro člověka se odhaduje na pouhých 1,3–2,1 nanogramu na kilogram tělesné hmotnosti při nitrožilním podání. To znamená, že teoreticky méně než 100 gramů této látky by stačilo k zabití celé lidské populace.

Toxicita je tedy vždy otázkou množství, způsobu podání a času. Proto se při hodnocení bezpečnosti chemikálií vždy pracuje s koncepty jako "přijatelný denní příjem" (ADI) nebo "expoziční limity" na pracovišti, které definují bezpečná množství, jimž můžeme být vystaveni bez významného rizika.

Šablona:Aktualizováno