Fototoksyczność leków dla organizmó...Fototoksyczność leków dla organizmów wodnych...
Transcript of Fototoksyczność leków dla organizmó...Fototoksyczność leków dla organizmów wodnych...
Fototoksyczność leków dla organizmów
wodnych – zbędny czy istotny element
badań nad lekami w środowisku?
Wawryniuk M., Drobniewska A., Nałęcz-Jawecki G.
Zakład Badania Środowiska
Warszawski Uniwersytet Medyczny
Leki a środowisko
Losy leków w środowisku
Procesy abiotyczne i biotyczne w środowisku
Trwałość leków w środowisku wodnym
zależy od:
• obecności materii organicznej
• stężenia jonów nieorganicznych takich jak:CO3
2-, HCO3-, NO3
-, Fe3+, Fe2+
• natężenia promieniowania słonecznego
• Budowy chemicznej: potencjalnie światłoczułe leki, zawierają ugrupowania tj. pierścienie aromatyczne, heteroatomy czy sprzężone układy nienasycone
Fotodegradacja
Pośrednia**
wzbudzenie związków współwystępujących w
środowisku np. kwasów humusowych, które
prowadzi do wytworzenia silnie reaktywnych
wolnych rodników
Bezpośrednia*
absorpcja światła przez związek chemiczny i
bezpośrednie przekształcenie się do produktów lub
w przypadku niestabilnych stanów wzbudzonych
rozkład
- przekształcenie związków organicznych w inne związki
- całkowita degradacja substancji organicznych
* USEPA, Fate, transport and transformation test guidelines - OPPTS 835.2210, Direct photolysis rate in water by sunlight.
** USEPA, Fate, transport and transformation test guidelines - OPPTS 835.5270, Indirect photolysis screening test.
Fotodegradacja
Pośrednia**
wzbudzenie związków współwystępujących w
środowisku np. kwasów humusowych, które
prowadzi do wytworzenia silnie reaktywnych
wolnych rodników
Bezpośrednia*
absorpcja światła przez związek chemiczny i
bezpośrednie przekształcenie się do produktów lub
w przypadku niestabilnych stanów wzbudzonych
rozkład
- przekształcenie związków organicznych w inne związki
- całkowita degradacja substancji organicznych
* USEPA, Fate, transport and transformation test guidelines - OPPTS 835.2210, Direct photolysis rate in water by sunlight.
** USEPA, Fate, transport and transformation test guidelines - OPPTS 835.5270, Indirect photolysis screening test.
Czy powinniśmy wykonywać analizę toksyczności fotoproduktów
jako uzupełnienie fizykochemicznych badań fotodegradacji leków?
Międzynarodowe normy
Międzynarodowa Rada ds. Harmonizacji Wymagań
Technicznych dla Rejestracji Produktów Leczniczych
Stosowanych u Ludzi (ICH, ang. International Council on
Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals
for Human Use)
Wytyczna: STABILITY TESTING: - Q1B_Guideline (1996r.)
• Regulacje odnośnie badania fotostabilności nowych substancji i produktów
leczniczych; Ocena światłoczułości substancji i jej ścieżki fotodegradacji
• Wytyczna jest przestarzała, nie definiuje warunków ekspozycji na światło
badanych związków; powinna zostać zmieniona
Europejska Agencja Leków
(EMA, ang. European Medicines Agency)
Wytyczna: Guideline on the environmental risk assessment of medicinal
products for human use (EMEA/CHMP/SWP/4447/00) (2006r.)
• Zagrożenia środowiskowe związane ze stosowaniem nowych leków, nie
wynikające z syntezy, wytwarzania, przechowywania, czy usuwania produktów
leczniczych
• Wytyczna nie uwzględnia możliwych dróg przedostawania się leków do
środowiska oraz kwestii toksyczności mieszanin leków i produktów
transformacji środowiskowych
Europejska Agencja Leków
(EMA, ang. European Medicines Agency)
Wytyczna: Guidance on photosafety evaluation of pharmaceuticals, Step 3
(EMEA/CHMP/ICH/752211/2012) (2012r.)
• Regulacje odnośnie badania fototoksyczności, fotoalergii,
fotogenotoksyczności i fotorakotwórczości w testach in vitro na komórkach
ssaczych.
• Ocena konsekwencji fotoreaktywności leków dla ludzi
Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD, ang. Organisation for Economic Co-operation and Development)
Wytyczna: Test No. 316: Phototransformation of chemicals in water – Direct Photolysis. OECD Guidelines for the testing of chemicals, Section 3, Environmental fate and behaviour (2008r.)
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska(EPA, ang. Environmental Protection Agency)
Wytyczne: Fate, transport and transformation test guidelines – OPPTS 835.2210, Direct photolysis rate in water by sunlight (EPA712-C-98-060) (1998r.)Fate, transport and transformation test guidelines – OPPTS 835.5270, Indirect photolysis screening test (EPA712-C-98-099) (1998r.)
• Określenie drogi fotolizy, kinetyki fototransformacji , t1/2 i powstających produktów
• Brak oceny toksyczności fotoproduktów
Kryteria wyboru literatury:
Leki
Fotodegradacja
Badania
z ostatnich
10 lat
Fototoksyczność
dla
organizmów
wodnych
Toksyczność
dla
organizmów
wodnych
35
Fototoksyczność
Doniesienia naukowe ostatnich 10 lat
64,9%
21,6%
13,5%bardziej toksyczne
fotoprodukty
równie toksyczne
fotoprodukty
mniej toksyczne
fotoprodukty
Fototoksyczność
LEKI
35,7%
17,9%
17,9%
8,9%
7,1%
7,1%5,4% antybiotyki
NLPZ
inne
przeciwpsychotyczne
przeciwbólowe
działające na układ krążenia
przeciwdepresyjne
Fototoksyczność
ORGANIZMY TESTOWE
38,0%
32,0%
10,0%
10,0%
6,0%4,0%
bakterie (V. fischeri)
skorupiaki (D. magna, C. dubia,
T. platyurus)
wrotki (B. calyciflorus)
glony (P. subcapitata)
pierwotniaki (S. ambiguum)
inne
Wang X-H, Lin AY-Ch (2014) Is the phototransformation of pharmaceuticals a natural purification process
that decreases ecological and human health risks? Environ Pollut 186:203-215
Wang i wsp. 2014
Leki: mieszanina 27 substancji:ketoprofen, ciprofloksacyna, tetracyklina, norfloksacyna, diklofenak, cefazolina, metronidazol,
naproksen, ofloksacyna, sulfametoksazol , cimetydyna, kwas klofibrowy, kodeina, cefradyna,
propranolol, 5-fluorouracil, cefotaksym, cefuroksym, linkomycyna, ibuprofen, ketamina, metoprolol,
atenolol, erytromycyna, trimethoprim, gemfibrozil, pentoksyfillina
Organizm testowy: Vibrio fischeri
Wyniki:
• fototoksyczność mieszaniny leków była większa, niż suma
toksyczności pojedynczych związków poddanych naświetlaniu;
• zjawisko to wynikało z powstawania wielu różnych produktów
fototransformacji, których toksyczność się sumowała, fotoprodukty
nie zostały zidentyfikowane
Isidori M, Nardelli A, Pascarella L, Rubino M, Parrella A (2007) Toxic and genotoxic impact of fibrates
and their photoproducts on non-target organisms. Environ Int 33:635-641
Isidori i wsp. 2007
Leki: Bezafibrat, Fenofibrat i Gemfibrozil
Organizmy testowe:
Toksyczność ostra: V. fischeri, B. calyciflorus, T. platyurus, D. magna, C. dubia
Toksyczność chroniczna: P. subcapitata, B. calyciflorus, C. dubia
Wyniki:
• leki nie były toksyczne dla badanych organizmów przed naświetlaniem
• w wyniku naświetlania zidentyfikowano główne fotoprodukty
• fotoprodukty fenofibratu (fenol i kwas fenofibrowy) – toksyczność ostra dla
wszystkich organizmów,
•fotoprodukty bezafibratu (eter i fenol) - podwyższona toksyczność chroniczna
dla skorupiaków i wrotek
•fotoprodukty gemfibrozilu - podwyższona toksyczność chroniczna dla glonów
Mianseryna, Paroksetyna – fotorozkład w
aparacie Suntest CPS+
Minutes
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
mA
U
0
5
10
15
20
25
mA
U
0
5
10
15
20
25Detector B-279 nm20150309 Mian 0 20150309 Mian 0
6: 280 nm, 8 nm20150416 MIAN 1H 20150416 MIAN 1H
6: 280 nm, 8 nm20150317 MIAN 2H 220150317 MIAN 2H 2
Minutes
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
mA
U
0
5
10
15
20
25
30
35
mA
U
0
5
10
15
20
25
30
35
Detector B-294 nm20150305 Par 0h20150305 Par 0h
7: 294 nm, 8 nm20150305 Par 1h20150305 Par 1h
7: 294 nm, 8 nm20150324 Par 2h H2O220150324 Par 2h H2O2
0
20
40
60
80
100
0 1 2
Stę
żen
ie [
%]
Czas naświetlania [h]
mianseryna paroksetyna
paroksetynamianseryna
Mianseryna, Paroksetyna – toksyczność
dla bakterii
0
1
2
3
4
5
6
7
mianseryna paroksetyna
V. fischeri (30min)
TU 0h TUM 1h UV-Vis TUP 1h UV-Vis
Mianseryna, Paroksetyna
– toksyczność dla pierwotniaków
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
mianseryna paroksetyna
S. ambiguum
TU 0h TUM 2h UV-Vis TUP 2h UV-Vis
Mianseryna, Paroksetyna
– toksyczność dla skorupiaków
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
mianseryna paroksetyna
T. platyurus
TU 0h TUM 2h UV-Vis TUP 2h UV-Vis
Mianseryna, Paroksetyna
– toksyczność dla roślin
0
1
2
3
mianseryna paroksetyna mianseryna paroksetyna
L. minor S. polyrhiza
TUP 0h TUM 1h UV-Vis TUP 1h UV-Vis
NT
Podsumowanie
• Zarówno liczba wytycznych, jak i same badania fotodegradacji i identyfikacji fotoproduktów znacznie przewyższają te dotyczące skutków ekotoksykologicznych leków i ich produktów po fototransformacji
• W większości analizowanych przypadków fotoprodukty powstające w wyniku naświetlania leków były bardziej toksyczne niż związki macierzyste
• W dalszych badaniach należy zwrócić szczególną uwagę na wykonywanie kompleksowych ocen fototoksyczności, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania baterii biotestów i testów toksyczności chronicznej
• Do lepszego zrozumienia fototoksyczności potrzebujemy także więcej danych odnośnie mechanizmów toksyczności na poziomie komórkowym i molekularnym
• Idealnym podsumowaniem omawianego zagadnienia byłoby zbadanie i dokładna analiza przewlekłej ekspozycji całych modelowych ekosystemów na mieszaniny niskich stężeń leków i ich fotoproduktów
Fototoksyczność leków dla organizmów
wodnych – zbędny czy istotny element
badań nad lekami w środowisku?
Dziękuję za uwagę