Изучение и характеристика токсических свойств химических и других агентов часто проводится на основе конкретных органов и систем органов. В этой главе для подробного обсуждения были выбраны две мишени: иммунная система и ген. Эти примеры были выбраны для представления сложной системы органов-мишеней и молекулярной мишени внутри клеток. Для более всестороннего обсуждения токсикологии органов-мишеней читатель может обратиться к стандартным текстам по токсикологии, таким как Casarett and Doull и Hayes. Международная программа по химической безопасности (IPCS) также опубликовала несколько документов с критериями по токсикологии органов-мишеней по системам органов.
Токсикологические исследования органов-мишеней обычно проводятся на основе информации, указывающей на потенциальные специфические токсические эффекты вещества, либо из эпидемиологических данных, либо из исследований общей острой или хронической токсичности, либо на основе особых соображений по защите определенных функций органов, таких как как размножение или развитие плода. В некоторых случаях законодательные органы прямо предписывают проводить тесты на токсичность для конкретных органов-мишеней, например, тесты на нейротоксичность в соответствии с законом США о пестицидах (см. Закон о контроле над веществами (см. «Принципы определения опасности: японский подход»).
Как обсуждалось в разделе «Орган-мишень и критические эффекты», идентификация критического органа основана на обнаружении органа или системы органов, которые первыми реагируют неблагоприятно или на самые низкие дозы или воздействия. Эта информация затем используется для разработки конкретных токсикологических исследований или более определенных тестов на токсичность, которые предназначены для выявления более чувствительных признаков интоксикации в органе-мишени. Токсикологические исследования органов-мишеней также могут быть использованы для определения механизмов действия, использования при оценке риска (см. «Подход Соединенных Штатов к оценке риска репродуктивных токсикантов и нейротоксических агентов»).
Методы исследования токсичности органов-мишеней
Органы-мишени можно изучать путем воздействия на интактные организмы и детального анализа функции и гистопатологии в органе-мишени или путем воздействия in vitro на клетки, срезы тканей или целые органы, поддерживаемые в течение короткого или длительного периода времени в культуре (см. токсикология: Введение и понятия»). В некоторых случаях ткани человека также могут быть доступны для изучения токсичности органов-мишеней, что может дать возможность проверить предположения о межвидовой экстраполяции. Однако следует иметь в виду, что такие исследования не дают информации об относительной токсикокинетике.
В целом, исследования токсичности органа-мишени имеют следующие общие характеристики: подробное гистопатологическое исследование органа-мишени, включая патологоанатомическое исследование, массу ткани и исследование фиксированных тканей; биохимические исследования критических путей в органе-мишени, таких как важные ферментные системы; функциональные исследования способности органов и клеточных составляющих выполнять ожидаемые метаболические и другие функции; и анализ биомаркеров воздействия и ранних эффектов в клетках органов-мишеней.
Детальное знание физиологии органов-мишеней, биохимии и молекулярной биологии может быть включено в исследования органов-мишеней. Например, поскольку синтез и секреция низкомолекулярных белков являются важным аспектом почечной функции, исследования нефротоксичности часто уделяют этим параметрам особое внимание (IPCS 1991). Поскольку межклеточная коммуникация является фундаментальным процессом функционирования нервной системы, исследования органов-мишеней при нейротоксичности могут включать подробные нейрохимические и биофизические измерения синтеза, поглощения, хранения, высвобождения и связывания нейротрансмиттеров с рецепторами, а также электрофизиологические измерения изменений в мембранах. потенциал, связанный с этими событиями.
Большое внимание уделяется разработке методов in vitro для определения токсичности органов-мишеней с целью замены или сокращения использования целых животных. Существенные успехи в этих методах были достигнуты в отношении репродуктивных токсикантов (Heindel and Chapin 1993).
Таким образом, исследования токсичности для органов-мишеней обычно проводятся как тест более высокого порядка для определения токсичности. Выбор конкретных органов-мишеней для дальнейшей оценки зависит от результатов скрининговых тестов, таких как острые или субхронические тесты, используемые ОЭСР и Европейским Союзом; некоторые органы-мишени и системы органов могут быть априори кандидатами на специальное исследование из-за опасений по предотвращению определенных типов неблагоприятных последствий для здоровья.