Toxicokinetics - MC230P56

• Title: Toxikokinetika
• Czech title: Toxikokinetika
• Guaranteed by: Department of Analytical Chemistry (31-230)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024
• Semester: summer
• E-Credits: 4
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; priority enrollment if the course is part of the study plan
• Guarantor: doc. RNDr. Karel Nesměrák, Ph.D.
• Teacher(s): doc. RNDr. Karel Nesměrák, Ph.D.

Annotation

English

The lecture is intended for students of the first year of postgraduate studies in the field of clinical and toxicological analysis (and possibly also for other interested students). The main aim is to provide an introduction to toxicokinetics and pharmacokinetics, including a review and deepening of the basic knowledge required in general toxicology and physical chemistry. The basic toxicokinetic processes related to the availability of the active chemical to the body are discussed. The basic concepts of toxicokinetics, the one- and two-compartment models used, and kinetic physiological simulation models are laid out. The necessary model calculations and their application are discussed in the seminars.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Czech

Přednáška je určena studentům 1. ročníku navazujícího studia oboru klinická a toxikologická analýzy (a případně i dalším zájemcům). Hlavním cílem je podat úvod do toxikokinetiky a farmakokinetiky, včetně zopakování a prohloubení základních potřebných znalostí z obecné toxikologie a z fyzikální chemie. V přednášce jsou probrány základní toxikokinetické procesy, související s dostupností účinné chemikálie organizmu. Na nich jsou vyloženy základní pojmy toxikokinetiky, používané modely jedno- a dvoukompartmentové a kinetické simulační fyziologické modely. Na seminářích jsou probírány potřebné výpočty modelů a jejich použití.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Literature

English

     Curry S.H., Welpton R .: Drug Disposition and Pharmacokinetics. From Principles to Applications. Wiley-Blackwell, 2011.
     Dostálek M. et al .: Pharmacokinetics. Prague, Grada 2006.
     Jambhekar S. S., Breen P. J .: Basic Pharmacokinetics. London, Pharmaceutical Press 2009.
     Zathurecký L. et al .: Biopharmacy and Pharmacokinetics. Martin, Enlightenment 1986.

• Boroujerdi M.: Handbook of Pharmacokinetics and Toxicokinetics. Taylor & Francis 2023

• Hedaya Y. A.: Basic Pharmacokinetics. Taylor & Francis 2023

• Loftsson T.: Essential Pharmacokinetics : A Primer for Pharmaceutical Scientists. Elsevier 2015

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Czech

Prezentace k přednášce a matriály k semináři v SIS

Literatura:

• Curry S. H., Welpton R.: Drug Disposition and Pharmacokinetics. From Principles to Applications. Wiley-Blackwel, 2011.
• Dostálek M. a kol.: Farmakokinetika. Praha, Grada 2006.
• Jambhekar S. S., Breen P. J.: Basic Pharmacokinetics. London, Pharmaceutical Press 2009.
• Zathurecký L. a kol.: Biofarmácia a farmakokinetika. Martin, Osveta 1986.

• Boroujerdi M.: Handbook of Pharmacokinetics and Toxicokinetics. Taylor & Francis 2023

• Hedaya Y. A.: Basic Pharmacokinetics. Taylor & Francis 2023

• Loftsson T.: Essential Pharmacokinetics : A Primer for Pharmaceutical Scientists. Elsevier 2015

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Requirements to the exam

English

The course-unit credit is awarded on the basis of a successfully written test focused on calculations (minimum limit is 65% of possible points). The exam takes oral form after obtaining the credit. Everything that has been recited is tested.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Czech

Zápočet se uděluje po úspěšném absolvování zápočtového testu (doažení více než 65 % bodů z možných). V zápočtovém testu jsou především příklady ze semináře k přednášce.

Zkouška probíhá, po získání zápočtu, ústní formou. Zkouší se vše, co bylo odpřednášeno.

Studenti patřící mezi studenty se speciálními potřebami, kteří požadují navýšení času na zápočtový test nebo oddělenou místnost pro jeho konání, si musí tento termín domluvit se zkoušejícím nejméně 10 dní předem, jinak nebude na jejich požadavek brán zřetel.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

Syllabus

English

1. Terminology, terms and definitions. Knowledge of basic and general toxicilogy and chemical laws is necessary.

2. Bioavailability - toxicokinetic processes: absorption, transport, distribution, biotransformation, elimination; site of action.

3. Relationships between magnitude of a biological effect and concentration/dose (dose /concentration - response curves) and time. Relationships between chemical structure and biological activity.

4. Compartmental modelling and its use for quantitative evaluation of an exposure (clearance, area under curve, etc.)One- and two-compartmental models, calculation of kinetic parameters. Kinetics of the first and the zeroth order. Simulation of various routes of application.

5. Physiologically-based kinetic models. Simulation of physiological parameters of organisms and of physicochemical properties of an active chemical.

6. Mutual extrapolation of data obtained with various biological objects, extrapolation of data obtained with various routes of exposure, interupted exposure included.

7. Hazard and risk. Quantitative assessment of risk of exposure to chemicals: hazard identification, exposure measurement, dose(concentration )-response curve establishment, characterization of population exposed.Influence of the exposure to chemicals on environmental and human health.

Last update: SUCHAN (20.04.2005)

Czech

Sylabus předmětu

• chemické látky × organismus

• definice a cíle toxiko- a farmakokinetiky

• fyzikálně-chemické vlastností xenobiotik

• základní kinetické pojmy 

• ADME = vstup, distribuce, metabolismus, eliminace

• kompartmentová kinetika

• kinetika násobné expozice

• nelineární kinetika

• průtokové (perfusní) modely

• fyziologické modely

 

Výstupy z učení.

Po absolvování tohoto předmětu student:

• Rozumí základním principům toxikokinetiky, včetně toho, jak se xenobiotika pohybují v organismu, a je schopen popsat trendy těchto procesů pomocí matematických funkcí.

• Dokáže popsat různé způsoby vstupu xenobiotik do organismu, včetně perorálního, inhalačního a transdermálního, a rozumí faktorům, které tyto procesy ovlivňují.

• Konkrétně je schopen vysvětlit first-pass efekt u perorálního vstupu a vliv velikosti částic u inhalačního vstupu. Rozumí, jak stav pokožky ovlivňuje transdermální vstup.

• Chápe, jak krevní oběh a vlastnosti tkání ovlivňují distribuci xenobiotik v organismu.

• Je schopen popsat průchodnost stěn krevních kapilár a rozdíly mezi různými typy tkání.

• Rozumí tomu, jak lipofilita xenobiotika a prokrvení tkáně ovlivňují distribuci.

• Je schopen definovat distribuční objem a interpretovat jeho hodnotu pro různé typy xenobiotik (lipofilní vs. hydrofilní).

• Zná hlavní cesty vylučování xenobiotik z organismu, včetně ledvin, jater, plic a dalších cest, a rozumí faktorům, které tyto procesy ovlivňují.

• Dokáže vysvětlit, jak se molekulová hmotnost a biotransformační mechanismy podílejí na určení vylučovací cesty.

• Je schopen popsat enterohepatální cyklus a jeho vliv na eliminaci xenobiotik.

• Rozumí principům kompartmentového modelování a je schopen rozlišovat mezi jednokompartmentovými, dvoukompartmentovými a tříkompartmentovými modely.

• Je obeznámen s klasifikací kompartmentových modelů (otevřené vs. uzavřené), dokáže popsat vazby mezi kompartmenty.

• Zná kinetické parametry, jako jsou rychlostní konstanty, poločas, plocha pod křivkou, distribuční objem a clearance.

• Chápe rozdíl mezi lineárními a nelineárními modely a dokáže vysvětlit Batemanovu funkci pro extravaskulární podání.

• Je schopen aplikovat modely pro opakované podávání xenobiotik a chápe koncept kumulace.

• Rozumí Dostovu poměru a jeho významu pro stanovení koncentrace látky při opakovaném dávkování. Dokáže vysvětlit frakci dosažení ustáleného stavu a význam nárazové a udržovací dávky.

• Rozumí principům nelineární kinetiky a její aplikaci v případě nasycení transportních mechanismů.

• Je schopen definovat clearance a chápe její význam v perfusních modelech.

• Rozumí fyziologickým farmakokinetickým modelům, které berou v úvahu průtok krve, distribuční objem a rozdělovací koeficient v jednotlivých orgánech

• Je seznámen s biotransformací xenobiotik a jejich metabolity a jejich vlivu na účinek xenobiotika

• Dokáže popsat vliv aktivity ledvin na kinetiku metabolitů

• Je schopen aplikovat matematické vztahy a rovnice pro výpočet koncentrací xenobiotik v organismu.

• Dokáže aplikovat modely pro intravenózní, extravaskulární (perorální, rektální) podávání, a infuze. • Je schopen analyzovat a interpretovat grafické znázornění koncentrace xenobiotika v čase.

Tyto výstupy by měly studentovi umožnit komplexní pochopení procesů, které se odehrávají s xenobiotiky v organismu, a schopnost aplikovat tyto znalosti v praxi.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)