PRINCIPI DI TOSSICOLOGIA. Aree della tossicologia, dose tossica. Classificazione degli agenti tossici. Caratteristiche dell'esposizione: vie e siti, durata e frequenza dell'esposizione. Somministrazioni ripetute e concentrazioni plasmatiche. Emivita. Reazioni allergiche, idiosincrasia, tossicità immediata e ritardata, reversibile, irreversibile, locale, sistemica. Interazioni tra sostanze chimiche: effetto additivo, sinergismo, potenziamento, antagonismo, antidotismo, tolleranza. DOSE RISPOSTA. Dose risposta graduale, dose risposta quantale. Indice terapeutico, margine di sicurezza, LC50, LC50 topo-ratto, indice di cronicità, LT50. Curva sigmoide della tossicità. Cenni di statistica: deviazione standard, valutazione della variabilità biologica, significatività. Potenza ed efficacia. Tossicità selettiva. STUDI E TEST DI TOSSICITA’. Ruolo della sperimentazione animale nella ricerca tossicologica, considerazioni generali sulle più comuni specie di laboratorio, estrapolazione dei dati sperimentali dalla sperimentazione animale agli esseri umani. Letalità acuta, sensibilizzazione. Tossicità subacuta, subcronica, cronica. Studi di cancerogenesi. Tossicità dello sviluppo e riproduttiva, mutagenicità. Studi multigenerazionali. Metodi epidemiologici per lo studio di effetti tossici su popolazioni umane: confronto tra studi sperimentali e epidemiologia, schema esplicativo delle tecniche di studio osservazionali, follow up e latenza. INTERAZIONE TOSSICO RECETTORE. Generalità sui recettori, legami chimici coinvolti nel legame farmaco recettore. Liberazione dell’agente tossico. Concetto di target. Interazione reversibile e irreversibile. Caratteristiche dell’interazione con il target: metodo del binding. Analisi delle curve dose risposta. Agonisti e antagonisti (competitivi e non competitivi). Agonisti parziali.  Tossicità funzionale, cellulare, molecolare e d’organo. MECCANISMI DI TOSSICITA’. Importanza dell’assorbimento, distribuzione, metabolismo ed eliminazione. Attivazione metabolica e radicali. Stress radicalico. Interazione ligando recettore. Interazione di una sostanza tossica con membrane eccitabili; meccanismi di tossicità legati allo stress ossidativo di membrana in acuto e cronico, interazione con i meccanismi deputati alla produzione di energia (deplezione ATP, deplezione bioenergetica cellulare); organuli cellulari come target dell’azione tossica, legami con le proteine, lipidi, gruppi sulfidrilici, acidi nucleici, interazione con il calcio intracellulare e con i meccanismi di omeostasi (attivazione delle proteasi, frammentazione del DNA, danno mitocondriale). Tossicità specifica per gruppi di cellule, alterazioni genetiche non letali, siti e meccanismi d'azione molteplici. Adattamento cellulare allo stress da xenobiotici (iperplasia, metaplasia, displasia). Via intrinseca ed estrinseca dell’apoptosi, ruolo delle caspasi iniziatrici ed effettrici. Perossidazione lipidica. Indicatori di danno cellulare metodi istologici, immunologici, immunocitochimici e immunoistochimici, citologia enzimatica. Valutazione del potenziale mutageno, teratogeno e cancerogeno degli xenobiotici. Tests in vitro ed in vivo per lo screening. ASSORBIMENTO, DISTRIBUZIONE, ED ESCREZIONE DI SOSTANZE TOSSICHE. Membrane cellulari, trasporto passivo, filtrazione, trasporto attivo, diffusione facilitata (legge di Fick, pKa, pKb, Kow, coefficiente di ripartizione degli xenobiotici). Assorbimento attraverso il tratto gastrointestinale. Assorbimento attraverso i polmoni (gas e vapori, aerosol). Assorbimento attraverso la pelle. Distribuzione, siti di deposito (fegato e reni tessuto osseo). Barriera ematoencefalica, placenta. Escrezione: urinaria, attraverso le feci, la bile, intestinale, renale (shunt enteroepatico, ruolo del microbiota nel metabolismo e nell’escerzione), aria espirata, liquido cerebrospinale, latte, sudore e saliva. BIOTRASFORMAZIONE. Reazioni di fase I: Idrolisi (carbossilesterasi, peptidasi, epossidoidrolasi). Riduzione, Dealogenazione, Ossidoriduzioni di alcoli aldeide e chetoni. Mono, di, e poliamminoossidasi. Co-ossidazioni perossidasidipendente. Citocromo P-450. Reazioni di fase II: Glucuronazione, solfatazione, coniugazione con aminoacidi, mutilazioni, acetilazioni, coniugazione con gluatatione. TOSSICOCINETICA. Tossicocinetica classica: modello monocompartimentale, modello a due compartimenti. Eliminazione e distribuzione dello xenobiotico. Volume apparente di distribuzione. Clearance. Emivita. Tossicocinetica di saturazione. Biodisponibilità. TOSSICITA' EPATICA Generalità: lobulo epatico, lobulo portale, acino epatico. Classificazione del danno epatico indotto da agenti chimici. Siti cellulari del danno epatico. Classificazione del danno epatico su base morfologica. Meccanismi di danno epatico: accumulo di lipidi. Necrosi, danni sulla sintesi proteica, perossidazione lipidica, omeostasi del calcio, reazioni immunologiche, colestasi (generalità sugli acidi biliari, alfanaftilisocianato, contraccettivi, anabolizzanti steroidei, manganese), cirrosi. Fattori che influenzano il danno epatico: biotrasformazione di sostanze tossiche, alterazione del flusso ematico del fegato, potenziamento dell'epatotossicità. TOSSICITA' RENALE Sensibilità renale all'azione di sostanze tossiche: meccanismi di concentrazione, flusso ematico renale, metabolismo intra-renale degli xenobiotici. Siti d'azione delle sostanze nefrotossiche: glomerulo, tubulo prossimale. Meccanismi di morte cellulare: formazione di specie reattive all'ossigeno, alterazione dell'omeostasi del calcio. Sostanze nefrotossiche specifiche e agenti terapeutici: analgesici, anestetici, antibiotici (cefalosporine), antivirali, agenti antineoplastici, anfotericina B, immunosopressori.

Casarett and Doulls: Elementi di tossicologia.  II Ed. Piccin 2010 Katzung and Trevor: Farmacologia Generale e Clinica Ed. Piccin 2016 Galli, Corsini e Marinovich: Tossicologia, Ed. Piccin 2016            Goodman: Le basi farmacologiche della terapia XII Ed. Zanichelli 2012 Appunti dalle lezioni Materiale didattico integrativo fornito dal docente

Il corso prevede una parte introduttiva, della durata di circa 12 ore, nella quale vengono esaminati concetti generali e di contesto quali: Definizione ed ambiti di applicazione della tossicologia, Definizione di rischio tossicologico, Caratterizzazione, valutazione e cenni di gestione del rischio, Finalità degli studi tossicologici, Principali riferimenti normativi, Fonti dei dati tossicologici. Seguirà poi una parte di approfondimento, della durata di circa 68 ore, che tratterà più dettagliatamente le vie di esposizione ai tossici, la tossicocinetica, la tossicodinamica, i meccanismi di tossicità, gli ambiti di applicazione della tossicologia. Si presterà particolare attenzione alla tossicità da farmaci, trattando nello specifico le reazioni avverse ai farmaci e i meccanismi d’interazione tra farmaci. Saranno, inoltre, fornite adeguate conoscenze di farmacovigilanza ed epidemiologia. Infine, il corso prevede una terza parte (24 ore circa) da destinare ad attività di esercitazioni in aula sugli argomenti già trattati che potranno essere svolte singolarmente o in gruppo. PROGRAMMA DETTAGLIATO - Definizione ed ambiti di applicazione della tossicologia. Definizione di rischio tossicologico. Finalità degli studi tossicologici. Caratterizzazione, valutazione e cenni di gestione del rischio. Principali riferimenti normativi. Fonti dei dati tossicologici. - Le relazioni dose-risposta per l’identificazione della correlazione tra esposizione ai tossici e comparsa degli effetti tossici. Curve Dose-Risposta graduali, quantali e non misurabili in continuo. Margine di sicurezza ed esposizione. - Caratteristiche dell'interazione tossico-bersaglio. Variabilità individuale nella risposta a xenobiotici. Cenni di statistica per l'interpretazione dei risultati. - Tossicologia sperimentale. Studi descrittivi, meccanicistici, teorici (relazione struttura-attività). Studi di tossicologia descrittiva su animali da esperimento: predittività e dosi utilizzate; obiettivi degli studi; fattori influenzanti la tossicità (specie, ceppo, modalità di somministrazione); controlli. Studi di tossicità acuta, subacuta, subcronica, cronica). Durata degli studi. Dosi utilizzate; NOEL o NOAEL, LOEL o LOAEL. La sperimentazione animale: specie animali adoperate, cenni di tecniche di allevamento, condizioni di stabulazione e tecniche di manipolazione dei roditori. I metodi alternativi alla sperimentazione animale. Riferimenti normativi (EU Directive 2010/63 e Decreto Legislativo 26/14). Il principio delle 3 R. Definizione e compiti dell’organismo preposto al benessere degli animali. Estrapolazione all’uomo dei dati tossicologici. Cenni di statistica. - Tossicocinetica. Vie di esposizione agli xenobiotici. Assorbimento, distribuzione ed escrezione di xenobiotici nell’organismo. Interconnessioni tra biocinetica e tossicità delle sostanze chimiche. Principali vie di esposizione a tossici. Le principali barriere anatomiche. Metabolismo di xenobiotici. Reazioni di detossificazione e di attivazione; reazioni di fase I e di fase II; metabolismo di primo passaggio ed eliminazione pre-sistemica. Principali fattori responsabili della variabilità nel metabolismo degli xenobiotici (variabilità genetica, stati fisiologici e patologici, dieta, fumo, fattori ambientali). - Meccanismi di tossicità. Formazione, reattività e molecole bersaglio di elettrofili, radicali liberi, nucleofili. Sistemi di detossificazione; fallimento della detossificazione. Caratteristiche delle molecole bersaglio. Effetti tossici sulle molecole bersaglio: disfunzione, distruzione, formazione di neoantigeni. Effetti tossici cellulari: disregolazione dell’espressione genica e della ‘attività in corso’. Alterazione tossica dell’omeostasi cellulare: alterazione del metabolismo energetico; effetti tossici dell’aumento del Ca++ intracellulare; altri meccanismi di tossicità cellulare. Meccanismi di riparazione molecolare (proteine, lipidi, DNA), cellulare e tissutale. - Cenni di tossicità d’organo (epatica, renale, a carico del sistema nervoso centrale, del sistema immunitario, tossicità cardiovascolare) - Reazioni avverse ai farmaci (ADR). Definizioni delle ADR secondo l’OMS (effetto collaterale, evento avverso, reazione avversa, reazione avversa inaspettata). Classificazione in base a gravità, frequenza, tempo di latenza. Classificazione di Rawlins & Thompson, classificazione DoTS. Cenni di gestione delle ADR. Esempi di reazioni avverse per ciascuna categoria. Fattori responsabili della suscettibilità alle reazioni avverse correlati al paziente e/o al farmaco. - Reazioni idiosincrasiche: definizione e cause. Variabilità individuale nella risposta a xenobiotici. I polimorfismi genetici. Differenze tra idiosincrasia e farmacoallergia. Esempi di reazioni idiosincrasiche. - Interazioni tra farmaci. Meccanismi dell’interazione in fase farmaceutica (neutralizzazione), farmacocinetica (potenziamento/degradazione in fase di assorbimento, distribuzione, metabolismo, escrezione), farmacodinamica (sommazione; sinergismo; addizione; antagonismo). - Farmacovigilanza. Organismi di controllo e legislazione regionali, nazionali ed internazionali della Farmacovigilanza. Terminologia, definizioni e metodiche per il monitoraggio delle reazioni avverse ai farmaci. Segnalazione delle reazioni avverse ai farmaci. Ruolo del Farmacista nel sistema di Farmacovigilanza. - Epidemiologia: gli studi epidemiologici per la caratterizzazione del rischio tossicologico nell'uomo. Definizione e scopi dell’epidemiologia causale, eziologica o analitica, epidemiologia clinica, epidemiologia descrittiva, epidemiologia valutativa. Studi epidemiologici osservazionali (descrittivi e analitici) e sperimentali. Definizione di fattore di rischio e di protezione. Criteri di causalità, misure di associazione e calcolo del rischio. Schema generale di uno studio analitico. Calcolo ed interpretazione di rischio relativo e odds ratio. - Tossicologia della riproduzione. Meccanismi di tossicità nella fertilità femminile e maschile. Esempi di farmaci e tossici che alterano la capacità riproduttiva. - Tossicologia dello sviluppo. Trasferimento placentare degli xenobiotici e fattori che lo modificano. Distribuzione, metabolismo ed escrezione fetale degli xenobiotici. Principi di base della teratogenesi. La teratogenesi nel periodo di pre-impianto, embrionale, fetale. Caratteristiche e meccanismi di tossicità dei teratogeni. Esempi di xenobiotici (farmaci, fattori ambientali, condizioni fisio-patologiche materne, abitudini voluttuarie materne) embrio- e feto-tossici per l’uomo. La sindrome alcolica fetale e FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder). - Cancerogenesi chimica. Associazione tra esposizione a sostanze chimiche e insorgenza di cancro. Processo di cancerogenesi. Caratteristiche morfologiche e biologiche delle fasi di iniziazione, promozione e progressione. Meccanismo d’azione dei cancerogeni chimici. Cancerogeni genotossici e non genotossici. - Mutagenesi. Meccanismi di riparazione del DNA. Classificazione IARC per la valutazione di cancerogeni per l’uomo. Metodi generali per l’identificazione di cancerogeni. Studi di cancerogenesi sperimentali. - Tossicologia delle sostanze di abuso. Tossicodipendenza fisica e psicologica. Circuiti cerebrali e neurotrasmettitori coinvolti nella dipendenza da xenobiotici. Classificazione per tipologia di effetto delle principali classi di sostanze d'abuso. Meccanismi di tossicità di alcune tra le più diffuse sostanze d'abuso (oppio e derivati, cannabis, etanolo, farmaci sedativo-ipnotici, acido gamma-idrossibutirrico-GHB e precursori, cocaina, ecstasy, steroidi anabolizzanti) e cenni alle terapie di disassuefazione. - Tossicologia di genere. Aspetti fisiologici correlati al genere che condizionano l’azione tossica. Interferenti endocrini: classificazione e meccanismo d'azione. Esempi di comuni interferenti endocrini. Valutazione e gestione del rischio connesso all'esposizione agli interferenti endocrini. - Tossicologia clinica. Principi di antidotismo. Antidoti interni ed esterni. Meccanismi dei principali fenomeni di antidotismo (neutralizzazione diretta, per conversione metabolica, blocco della biotrasformazione, antidoti che ripristinano le normali funzioni dell’organismo). - Tossicologia alimentare. Additivi e coloranti alimentari. Gli organismi geneticamente modificati. La sicurezza alimentare. Principali riferimenti normativi. Reazioni avverse agli alimenti o ai loro ingredienti. Contaminazione chimica e microbica degli alimenti. Le tossine alimentari. -Tossicologia dell'ambiente e ecotossicologia. Bioaccumulo e biomagnificazione. I bioindicatori. Test/saggi ecotossicologici. Principali riferimenti normativi.

Casarett & Doull' s "Tossicologia - I fondamenti dell' azione delle sostanze tossiche", settima edizione 2010, Editore EMSI Casarett & Doull "Elementi di Tossicologia", 2013 casa editrice Ambrosiana Corrado L. Galli, Emanuela Corsini, Marina Marinovich "Tossicologia", terza edizione 2016, Piccin Editore