Il corso di Chimica Tossicologica si basa sullo studio della chimica delle sostanze tossiche nella loro interazione con i sistemi biologici.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
1) correlare l’azione tossica delle sostanze alle loro proprietà chimico-fisiche;
2) correlare la tossicocinetica e tossicodinamica degli xenobiotici al loro profilo tossicologico;
3) correlare la struttura chimica delle sostanze ai loro meccanismi molecolari e cellulari di tossicità;
4) associare ai fattori di rischio dei composti tossici la loro valutazione e regolamentazione in base alla normativa corrente;
5) correlare il loro potenziale tossicologico all’inquinamento dell’ambientale (aria, suolo, cibo, etc.).

Il corso prevede 70 ore di lezioni frontali supportate da diapositive PowerPoint. Gli studenti verranno coinvolti e invitati a partecipare attivamente, anche tramite l'approfondimento di temi specifici di loro interesse.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

Le conoscenze di base necessarie per l'accesso al corso sono la Chimica Generale ed Inorganica, la Fisica e la Biologia. Inoltre, è richiesto un livello scolastico di conoscenze di Anatomia e Fisiologia.

PARTE GENERALE

Definizione di sostanza tossica. Classificazione degli effetti tossici. Fattori che influenzano gli effetti tossici. Proprietà chimico-fisiche delle sostanze tossiche. Volatilità e tensione di vapore. Solubilità. Persistenza, bioaccumulo e biomagnificazione. Assorbimento. Via transdermica. Via inalatoria. Via orale. Meccanismi biochimici di tossicità. Specie elettrofile. Specie nucleofile. Reattivi ossido-riduttivi. Specie radicaliche. Interferenza con attività enzimatiche. Le forze intermolecolari e il concetto di interazione covalente e non covalente tra due molecole.

Biotrasformazione degli xenobiotici. Le fasi della biotrasformazione degli xenobiotici. I siti di biotrasformazione degli xenobiotici. Organi e tessuti. Localizzazione cellulare. Biotrasformazioni di Fase I e i loro enzimi. Reazioni di ossidazione catalizzate dal CYP. Reazioni di ossidazione catalizzate dal CYP e/o FMO. Altre reazioni catalizzate dal CYP. Reazioni di ossidazione catalizzate dalle perossidasi. Reazioni catalizzate dalle deidrogenasi/reduttasi. Reazioni di idrolisi e i loro enzimi. Biotrasformazioni di Fase II e i loro enzimi. Coniugazione con acido glucuronico. Coniugazione con solfonato. Coniugazione con acetile. Coniugazione con glutatione. Coniugazione con amminoacidi. Coniugazione con metile. Fattori influenzanti le biotrasformazioni. Influenza dei fattori estrinseci sulle biotrasformazioni. Influenza dei fattori intrinseci sulle biotrasformazioni.

Principi di cancerogenesi chimica. Il cancro: aspetti generali. Stadi della cancerogenesi: iniziazione, promozione, progressione. Cancerogeni chimici genotossici. Meccanismi molecolari dei cancerogeni chimici genotossici. Classi di cancerogeni genotossici. Cancerogeni non genotossici (epigenetici).

Fattori di rischio e aspetti legislativi dei composti chimici tossici. REACH (Registration, Evaluation, and Authorisation of Chemicals). Sostanze SVHC. CLP (Classification, Labelling, and Packaging). Classificazione delle sostanze e delle miscele.

PARTE SPECIALE

Metalli e metalloidi. Fattori che influenzano la tossicità. Meccanismi di tossicità. Principali metalli e metalloidi di interesse tossicologico. Arsenico. Cadmio. Cromo. Mercurio. Piombo. Alluminio. Nichel. Selenio.

Composti inorganici. Composti inorganici del carbonio. Monossido di carbonio. Cianuro. Cianogeni, cianammidi e cianati. Composti inorganici dell’azoto. Ammoniaca. Idrazina. Ossidi di azoto. Acido nitrico. Nitriti e nitrati. Composti inorganici degli alogeni. Alogenuri di idrogeno. Interalogeni e ossidi degli alogeni. Acido ipocloroso e ipoclorito. Perclorato. Composti azotati degli alogeni. Composti inorganici del silicio. Silice. Asbesto. Silani. Composti inorganici del fosforo. Fosfina. Pentossido di difosforo. Alogenuri del fosforo. Composti inorganici dello zolfo. Solfuro di idrogeno. Biossido di zolfo e solfiti. Acido solforico. Disolfuro di carbonio. Solfuri alogenati.

Idrocarburi. Idrocarburi alifatici saturi. Idrocarburi alifatici saturi a corta catena, a catena più lunga (>C5). Idrocarburi alifatici insaturi non aromatici. Etilene. Butadiene. Idrocarburi aromatici. Benzene. Toluene. Xilene. Idrocarburi policiclici aromatici. Caratteristiche chimico-fisiche. Fonti di esposizione. Tossicocinetica. Tossicodinamica.

Composti organoossigenati. Alcoli e fenoli. Metanolo. Etanolo. Glicole etilenico. Alcoli superiori. Fenoli. Struttura e caratteristiche chimico-fisiche. Fonti e scenari di esposizione. Tossicocinetica e tossicodinamica. Aldeidi e chetoni. Formaldeide. Derivati carbonilici α,β insaturi. Acroleina. 4-Idrossi-2-nonenale (HNE). Acrilammide. Esteri. Ftalati.

Composti organoazotati. Ammine alifatiche e aromatiche. Nitrili, nitroderivati e isocianati. Ammine eterocicliche. Azocomposti, tossicocinetica e tossicodinamica. N-nitrosammine, usi e fonti di esposizione, tossicocinetica e tossicodinamica.

Composti organoalogenati. Alogenuri alchilici. Tetracloruro di carbonio, cloroformio, diclorometano. Paraffine policlorurate. Idroclorofluorocarburi. Perfluoroalchili. Alogenuri alchenilici. Cloruro di vinile. Tricloroetilene. Alogenuri arilici. Clorobenzene. Esaclorobenzene. Bifenili policlorurati (PCBs). Dibenzofurani e dibenzodiossine policlorurati.

TOPICS SPECIFICI

Pesticidi. Insetticidi. Insetticidi organoclorurati. Carbammati. Insetticidi di origine naturale: piretroidi, neonicotinoidi, lattoni macrociclici. Erbicidi. Fungicidi.

Agenti per la guerra chimica. Agenti volatili organofosfati.

Composti utilizzati nel doping sportivo. Agenti anabolizzanti. Steroidi anabolizzanti androgeni endogeni. Steroidi anabolizzanti androgeni esogeni. SARMs. Ormoni peptidici, fattori di crescita e composti correlati. Eritropoietina e analoghi. Gonadotropine. Corticotropina. Ormone della crescita, GH. Insulina. Modulatori ormonali. Inibitori dell’aromatasi. SERMs e altri modulatori estrogenici. Agenti attivi sulla funzione della miostatina. Agonisti del recettore PPAR-delta e attivatori delle protein-kinasi. Abuso di farmaci ai fini di doping. Beta-agonisti adrenergici. Diuretici e agenti mascheranti del doping. Stimolanti, narcotici, cannabinoidi.

Droghe di abuso. Classificazione delle droghe di abuso. Droghe ad azione depressiva sul Sistema Nervoso Centrale. Droghe ad azione stimolante sul Sistema Nervoso Centrale. Droghe ad attività psicotropa (psichedelici). Cannabinoli.

Radionuclidi e mezzi di contrasto. Radiazioni e radioattività. Radon. Radio. Agenti di contrasto iodate e contenenti gadolinio.

Prodotti tossici naturali. Sostanze tossiche provenienti da batteri, funghi (micotossine, tossine dei funghi), protozoi. Sostanze tossiche presenti nelle piante. Veleni e tossine di origine animale: insetti, pesci, rettili ed anfibi.

1. C. Marzano, C. Medana. Chimica tossicologica. Piccin. 2018
2. Stanley E. Manahan, Toxicological Chemistry and Biochemistry, Lewis Publisher, Third Edition 2003.
3. Materiale didattico fornito dal docente su Studium.

La verifica dell'apprendimento sarà effettuata tramite esame scritto o orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Il calendario degli esami è pubblicato sul sito http://www.dsf.unict.it/corsi/l-29_sfa/calendario-esami

Descrivere le principali categorie di elementi tossici.

Definire e distinguere le due fasi principali delle trasformazioni biochimiche che gli xenobiotici possono subire nell’organismo.

Spiega la correlazione tra gli agenti alchilanti e la cancerogenesi.

Elenca le specie attive prodotte dalle radiazioni ionizzanti.

Il mercurio e il suo assorbimento attraverso la via polmonare.

Principali effetti tossici del berillio e periodo di latenza nell’avvelenamento da berillio.

Principali reazioni chimiche tossiche che coinvolgono i composti organoalogeno.