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toxi 2 (Subject) / dfg (Lesson)

dsfgr

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  • Techniken im Sinne des 3 R Prinzips Ames-Test Säugergenmutationstest (HPRT-test) Mikronukleus-Test Chromosomen Abberationstest Comet Assay
  • Farbstofftests konz. einer Substanz die die Zellviabilität um 50% senkt die verbliebene Zellviabilität kann durch folgende Farbstoffe überprüft werden: Neutralrot -> wird nur von lebenden Zellen aufgenommen MTT -> MTT (Tetrazoliumsalz) wird nur in vitalen Zellen abgebaut zu Formazan Trypanblau -> geht nur in geschädigte Zellen
  • Was ist eine Testbatterie? da ein einziges Testsystem keine Aussage treffen kann, werden Testbatterien eingesetzt. Diese bestehen häufig aus: Genmutationstest an Bakterien Genmutationstest an Säugerzellen in Kultur Chromosomenabbereationstest an Säugerzellen Zelltransformationstest an Säugerzellen
  • Ames-Test Verwendung von Salmonella oder E.Coli die eine gewisse AS nicht mehr synthetisieren können. Sie sterben wenn die AS im Medium fehlt. durch zugabe einer mutagener substanz, kann diese Mutation rrückgängig gemacht werden und das Bakterium wächst wieder.  Vermeidung falsch pos./neg. Ergebnisse durch Leber S9 mix, aktivierung div. Cyp P450 Enzyme. Con.: beschränkt sich auf Gene
  • Umu-Test Gen toxine aktivieren das UmuC-Gen  (Teil des Reperaturmechanismus), danach wird das lac-Z gen geschalten -> beta-galactosidase -> Farbstoffbildung mit ONPG
  • Umu-Test Gen toxine aktivieren das UmuC-Gen  (Teil des Reperaturmechanismus), danach wird das lac-Z gen geschalten -> beta-galactosidase -> Farbstoffbildung mit ONPG
  • TK-HPRT-XPRT-Genmutationstest TK(Thyminkinase)- HPRT(Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase), XPRT(Xanthin-guanin Phosphoribosyl-Transferase) Mauslymphom, Hamsterfibroblasten und humane Zellen Zellen sterben durch ein Pyrimidinanalog , wenn aktivität der Enzyme -> Zellen überleben  -> Vorwärtsmutationstest 
  • Chromosomenabberationen numerische, strukturelle abberationen (Deletion, Duplikation, Inversion, Insertion, Translokation)
  • Wie funktioniert der Chromosomenabberationstest? Behandlung mit Prüfsubstanz und danach ein Spindelgift (Colchicin) -> anreicherung von metaphasen und danach ein Fluoreszenzfarbstoff für die Erstellung eines Karyogramms
  • Comet assay Messung höherer Zellen mit primärer DNA-Schädigung (Einzel und Doppelstrangbrüche) Zellen aus Zellkulturen oder Organen werden in einem Agarosebett einer Spannung ausgesetzt. DNA wandert zum Pluspol und trennt sich nach der Größe auf. Nur Bruchstück DNA kann aus dem Zellkern wandern -> Schweif unter UV-Mikroskop
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  • 32P Postlabeling Indikatortest Enzymatische Hydrolyse -> Nuclease und Phosphodiesterase spaltet in Nukletide und Addukte (DNA + Kanzerogen) Addukt-Anreicherung -> P1-Nuklease spaltet nur normale Nukleotide Phosphorylierung-> Phosporyliert mit radioa. PO4 nur die vorher gespalteten Nukleotide Trennung und Nachweis -> DC, Szintillation
  • Mikronucleus test wenn bei der Mitose fehler Passieren, bleiben Chromosomenfragmente zurück -> Mikronucleuse nach Dapi färbung -> Auszählung PlanB: Cytochalsin B Verhindert Zell- aber nicht die Kernteilung- > Alle doppelkernige Zellen hatten Mitose und man kann sich darauf beziehen
  • Entwicklungstoxizitätstest Limb bud test Rodent whole embryo culture Embryonaler Stammzellentest
  • Limb bud test Explanation Mausembryos aus dem Uterus und aussetzung der Extremitätenanlage (Limb bud) einer Testsubstanz bis zu 4 Tage -> Prüf. auf Vitalität, Wachstum oder morphologische Anomalien
  • Rodent whole Embryo test Nach der entwicklung eines Embryos kann ein Morphological Score vergeben werden -> Inkubation von 9,5 tage alten Embyonen in Testsubstant für 48h 
  • Embryonaler Stammzellentest Isolation von pluripotenten Stammzellen aus Mäusen, vorausetzung für die Bildung multizellulärer Aggregate -> sog. Embryoid Bodies
  • 3T3 Neutralrot (NRU) Phototoxizitätstest Balb/c 3T3 Zellmonolayer -> 2 96-well Platten werden mit 8 Testkonz. für 1h inkubiert Bestrahlung einer Platte mit UV während die andere Dunkel bleibt. Zytotox. als konzabh. Reduktion der Aufnahme an Neutralrot
  • Bovine Corneal Opacity and permeability test (BCOP) messung der Hornhauttrübung von Rinderhornhäuten vor und nach dem Auftrag der Substanz Permeabilität wird mittels fluoreszenz spektrographie ermittelt
  • Reconstructed human Cornea-like Epithelium Imitation der hisologischen, morphologischen eig. des menschl. Hornhautepithels durch verw. von primären epidermalen Keratinozyten -> aufbringen der Testsub. -> messung mittels MTT
  • HET-CAM Hühner Ei Test an der Chorion-Allantois-Membran -> teil der Fruchthülle Memran ist von Blutgefäßen durchzogen und schmerzunempfindlich. Der test an bebrüteten Eiern vor dem 10. Bebrütungstag -> so kein Schmerzempfinden 3 Konz. auf die CAM aufgebracht von 3 Eiern Reaktionen werden beobachtet
  • Prüfung auf Hautreizung und verätzung (reconstructed Human skin models) reizende ätzende Stoffe durchdringen das Stratum Corneum und sind zytotoxisch messung mittels MTT -> Protein membran anstelle von Haut -> Corrositex
  • lokaler Lymphknotentest (LLNA) sensibilisierende Stoffe setzen lymphzellproliferation ein im drainierenden Lyphknoten. Messung der Proliferation mittels 3H-Thymidin Proliferation proportional zu konzentration
  • Peptidreaktivitätstest Direct Peptide Assay (DPRA) Vorhersage eines sensibilisierenden Potentials in chemico. Daten über chemische Reaktivität und über Bindungsraten an nukleophile Ziele -> verwendung von Synthetischen Peptiden, die Lysin oder Cystein enthalten. Reaktivität über den Verbrauch an Lysin bzw. Cystein mittels HPLC quantitativ ermittelt.
  • mMUSST modified myeloid U937 Skin Sensitization Test dendritische hautzellen können auf chemikalien als Gefahr mit CD86 produktion Antworten. U937 Zellen werden in einer 96Well platte mit ver. Konz inkubiert. Die CD86 Expression und Zellviabilität (Priopidium Iodide Exclusion) werden durch Durchflusszytometrie gemessen.
  • h-CLAT Human cell Line Activation Test Nachweis der dendritischen Zellaktivierung durch Quantifizierung von Oberflächenmarkern -> Zugabe von FITC gelabelten AK -> messung der Fluoreszenz mittel Durchflusszytometrie
  • LAL-Test Limulus-Amöbozyten-Lysat für Pyrrogene koagulation von lysierten Amöbozyten im Pfeilschwanzkrebsblut mit LPS. 100x sensitiver als Kaninchentest -> aber nur ggen Endotoxine 
  • MAT Monozyten Aktivierungs Test für Pyrogene Wie LAL test aber mit humanen Monozyten- erkennt alle Pyrogene und ist das beste aus beiden Welten
  • rFC-Test rekombinanter Faktor-C-Test für Pyrogene rekombinant erzeugter Endotoxin rezeptor (Faktor C) LPS binden an die mit Bakteriophagen besetzte Mikrotiterplatte. die proteolytische Funktion des rekombinant produzierten Faktors wird aktiviert und das fluoreszierende Substrat wird gespalten
  • wie werden Organ on a chip Organe gebildet? aus induzierten pluripotenten Stammzellen -> iPS
  • Erkläre AOP Adverse Outcome Pathways von oecd eingeführt um kausale zusammenhänge zwischen toxikologischen Vorgängen die zu einem adverse Outcome führen, darzustellen. Wichtig für die risikobewertung Bausteine in AOP´s -> Molecular initiating event (MIE) -> KE (Key events) -> Adverse Outcome (AO)  Wichtig bei AOP´s : nicht chemikalien spezifisch aus Bausteinförmigen elementen immer linear Funktionelle Einheiten zur Vorhersage lebende Dokumente AOP entwicklung ist interaktiv und multidisziplinär
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  • Fall-Kontroll-Studie (case control study) Untersuchung einer Stichprobe einer erkrankten Person und einer Gesunden als Kontrolle. Danach wird ermittelt ob es in der Vergangenheit zu einer Exposition gekommen ist. Wenn unterschiede -> korrelation zwischen Risikofaktor und Erkrankung.
  • Querschnittstudie (Cross sectional study) Ermitteln Momentaufnahmen und dienen mehr zur Hypothesenbildung -> Zusammenhänge schwach
  • Längsschnitt Studie (longitudinal Study) regelmäßige erfassung von Daten der Studien population über einen langen zeitraum -> entsprechen periodisch Durchgeführten Querschnittsstudien.
  • Kohortenstudien (cohort studies) Definierte Gruppen von Menschen werden mit und ohne Exposition von einem Risikofaktor über eine längere Zeit untersucht  und am Ende der Erkrankungsstatus gemessen. Risiko der Exponierten= Erkrankte der Exponierten/Exponierte
  • Risikoverhältnis (relatives Risiko) Verhältnis des Risikos der Exponierten zum Risiko der nicht-Exponierten. Gibt an wie stark das Risiko sich erhöht.
  • Prospektive Kohortenstudie Kohorte wird in die Zukunft verfolgt -> der Krankheitsstatus ist noch unbekannt
  • retrospektive Kohorten studie betrachten bereits vergangene Kohorten, die Beobachtung ist bereits abgeschlossen und der Krankheitsstatus ist bereits bekannt. Einfach und günstig, aber anfällig für bias speziell bei der Rekrutierung.
  • Beispiel für Kohorten Studie Lungenkrebs bei der Asbestarbeitern und deren Büroarbeiter im Vergleich
  • Pharmakon Nutzen risiko Überlegung
  • Gesetzliche Regelung zur Arzneimittelsicherheit Es muss die Unbedenklichkeit mittels pharmakologisch-/toxikologischer Prüfungen nachgewiesen werden. Dies wird im Detail durch Leitlinien gewährleistet: FDA EMA ICH-Guidlines -> internationale Harmonisierung  der Prüfvorschriften  (Vertreter der Pharmakonzerne und der Zulassungsbehörden (USA, Europa, Japan) beteiligt um Arzneimittelsicherheit und präklinische und klinische Anforderungen zu erstellen und von den jeweiligen Staaten umzusetzen. -> generell GLP
  • Stufen der Arzneimittelzulassung 1. Präklinische Forschung (Wirkstoffsuche-> Leitstruktur entwicklung) danach Präklinische Prüfung -> toxikologische Prüfung und Wirksamkeitsnachweis im Tierversuch. 2. Erstellung von Prüfpräparaten 3. Klinische Forschung -> Phase 0-4
  • Wirkstoffsuche sog. Targets (Rezeptoren, etc.) werden überprüft ob die Arzneistoffe ihre Wirkung entfalten können. Suche nach Leitsubstanzen durch HTS -> trail and Error Die wenigen hits werden dann optimiert 
  • Cell based screening in präklinischen Studien Toxizität on und off target Zell-autonome Toxizität -> wirkung direkt auf Zelle (Herg bei Herz) Nicht zell autonome Toxizität -> durch sekundären Effekt (Schädigung des Herzens durch hohen Blutdruck)
  • Surrogat Tiermodelle und Nicht Zell autonome Toxizität Höherer Troughput fit for purpose Strategie Caenorhabditis elegans für gene und Zebrafisch
  • Was sind OMICS - Methoden ? beschreibt Methoden zur Analyse komplexer biologischer Proben und eigenen Ebenen. Genomics Transkriptomics Proteomics Metabolomics wichtig bei Arzneimittelentwicklung Aufklärung toxischer Effekte Indentifizierung von AOP´s
  • Genomics Erstellung von Genkarten und bibliotheken Vollständige Sequenzierung -> Human Genome Projekt Durch knock-out können auch Funktionen zugeordnet werden Rund die Hälfte der DNA -> SINE und LINE (short and long interspersed nuclear elements)
  • Transkriptomics Summe aller zu einem Zeitpunkt transkribierten Gene -> also alle hergestellten RNA Moleküle miRNA -> micro RNA regulieren Proteinexpression nach der Transkription und sind ein Biomarker BSP. Mircroarray RNA zu cDNA und mit Fluor. markiert. Esbinden cDNA einzelstränge mit ihrem Gegenstück auf dem Array-Chip Nach abwaschen Fluoreszenz
  • Proteomics Geesamtheit aller DNA codierten Proteine Bestimmbar durch 2D-Elektrophorese oder Massenspektrometrie
  • Metabolomics ERforschung der Metaboliten einer Zelle oder Organismus in ihrer Gesamtheit und deren Beziehung zueinander ein dynamisches System das sich ändert. Veränderung des Metaboloms durch Gene oder Umwelt Identifizierung durch NMR oder MS
  • SNP´s Geerbte Variation eines einzelnen BP Katalogisierung der Allele die für Target oder detoxifikation codieren Nachweis durch Microarrays, PCR und isothermale DNA-Amplifikation