Modul Toxikologie

Code:	106030
Modul:	Toxikologie
Module title:	Toxicology
Version:	1.0 (05/2008)
letzte Änderung:	02.03.2020
Modulverantwortliche/r:	Prof. Dr. rer. nat. Fester, Karin Karin.Fester@hszg.de

angeboten in den 2 Studiengängen:	Biotechnologie und Angewandte Ökologie (M.Sc.) gültig ab Matrikel 2016
	Molekulare Biotechnologie (B.Sc.) gültig ab Matrikel 2017

Modul läuft im:	SoSe+WiSe (Sommer- und Wintersemester)
Niveaustufe:	Bachelor/Diplom
Dauer des Moduls:	1 Semester
Status:	Pflichtmodul
Lehrort:	Zittau
Lehrsprache:	Deutsch

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*	Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden)
**	eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche

Selbststudienzeit in h	Angabe gesamt	davon
	105	83 Vor- und Nachbereitung LV	22 Vorbereitung Prüfung	0 Sonstiges

Lehr- und Lernformen:

1. Vorlesung Der Vorlesungsstoff wird durch eine Kombination von Tafelbild, Folien und Powerpointpresentationen vermittelt. Dazu erhalten die Studenten ausgewählte handouts, die vor der Lehrveranstaltung aus dem Internet entnommen werden sollen. Ziel ist auch, eine kurze Zusammenfassung jeder Vorlesung in Englisch anzubieten. Eine LV kann von einem auswärtigen Experten (z.B. „Alternativen zum Tierversuch“) gehalten werden. Dazu soll ein handout für die Nachbearbeitung des Stoffes verfügbar sein. Weiterhin werden Fachbücher in das Selbststudium einbezogen. 2. Semesterarbeit Jeder Student erhält zu Beginn des Semesters ein Thema aus dem Wissenschaftsgebiet Toxikologie mit Literaturangaben sowie Hinweisen zur Gestaltung. Dazu ist eine schriftliche Semesterarbeit (Umfang: ca. 10-15 Seiten) anzufertigen, die spätestens in der vorletzten Lehrveranstaltungsstunde einzureichen ist.



Prüfung(en)
Prüfungen	Prüfungsleistung als Beleg (PB)	-	30.0%
	Prüfungsleistung als Klausur (PK)	120 min	70.0%

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Lerninhalt:

1. Inhalte und Zielstellung Die LV Toxikologie beinhaltet die Dosis-Wirkungs-Beziehungen (“dosis facit venenum”) von Giften, Lebensmittelinhaltsstoffen und Pharmaka und ist ein interdisziplinäres Fachgebiet zwischen Chemie und Medizin. Besonderes Interesse gilt den Giften, ihrer Toxizität, den Aufnahmewegen und Wirkungen. Akute, chronische, lokale und systemische Toxizität werden einzeln und “komplex” anhand zahlreicher Beispiele erläutert. Weitere toxikologische Untersuchungsverfahren dienen der toxikologischen Charakterisierunng von Stoffen hinsichtlich Gentoxizität, Reproduktionstoxizität, Fertilitätstoxikologie, Kanzerogenität und Teratogenität. Dies erfolgt häufig über Tierversuche (in vivo). Alternativen bieten zunehmend in-vitro-Techniken wie das Arbeiten mit Zellkulturen. Beide Varianten werden hinsichtlich der Funktion, Aussagekraft gegenübergestellt und diskutiert. Ein Ziel ist es demzufolge, das Für und Wider von Tierversuchen aus wissenschaftlicher Sicht, humaner Verantwortung und ethischer Betrachtungsweise transparent zu machen. Schwerpunkt ist das “Verinnerlichen” des interdisziplinären Charakters der Toxikologie bzgl. input (Chemie, Medizin) und output (Lebensmittel- und Arzneimitteltoxikologie). Phänomene der Resorption, Distribution, Metabolisierung (Phase-I/II-Reaktion), Einlagerung und Exkretion sowohl von unerwünschten Noxen als auch von Pharmaka im humanen Körper sind ein weiterer zentraler Schwerpunkt der LV. Für ein breites Basiswissen dienen auch die Kapitel „Spezielle Toxikologie“. 2. Gliederung der LV (1) Wichtige Begriffe der Toxikologie: - Toxikon, Pharmakon, Toxin, Toxizität, Intoxikation, (letale) Dosis, Höchstmengen, MAK, ADI, DTA, BAT, LOEL, NOEL, Gesetze. (2) Gifte-I: - Toxizität biotischer/abiotischer Gifte; Aufnahmewege, Vergiftungen. (3) Giftwirkungen-II:- lokal, systemisch, akut, chronisch, ir-/ reversibel, mutagen, kanzerogen, reproduktionstoxisch, sensibilisierend; Organtoxizitäten. (4) Toxikodynamik: - “Wirkung” von Stoffen; (Rezeptoren, Antidote, Synergismus vs. Antagonismus, Wechselwirkungen). (5) Toxikokinetik: - “Schicksal von Stoffen”; (Aufnahme, Resorption, Distribution, Biotransformation, Speicherung, Exkretion). (6) Versuchstiere vs. Tierversuche (“3R-Prinzip”): - Arten, Haltungen (Ratten, Mäuse); Tierschützer vs. Pharmaindustrie. (7) Toxizitätsprüfungen-I: “in-vivo”: - LD50, Acute toxic class test; Draize-Test, Hühnerei-Test: HET-CAM. (8) Toxizitätsprüfungen-II: “in-vitro”: - Farbstofftest, Ames-Test, Schwesternchromatidenaustausch (SCE). (9) Humane Körperfunktionen und –kompartimente: Gewebe, Nervenzellen, Körperkreisläufe, Leber, Niere, Atmung, ZNS. (10-22) Spezielle Toxikologie (10) Alkohol (A) und Nikotin (B): - A: Resorption, Verteilung, Elimination; Metabolisierung, - akute Toxizität, Therapie. - B: Aktives vs. passives Rauchen, Nicotinwirkungen im Körper, Schäden durch Tabakrauch (Koronale Herzkrankheit, Thrombose; Raucherlunge, -bein, Bronchialkarzinom). (11) Drogen: Cocain, Heroin, Amphetamine, LSD, Canabis:- Resorption, Distribution, Biotransformation, Exkretion, - Wirkmechanismen, Toxizitäten, Therapien. (12) Kosmetika: - Einteilung und Anwendung, Wirkstoffklassen (Farbstoffe, UV-Filter), - unerwünschte Reaktionen, allergische Kontaktdermatiden, Allergene. (13) Haushaltchemikalien: - Vergiftungen (Ätiologie, Noxenspektrum, durch Chemikalien), - Tenside (Toxizität, Symptome, Therapie), Reinigungsmittel (organische Lösungsmittel, Alkalien, Säuren), “Lampenöle”. (14) Toxische (Schwer)metalle:- Resorption, Verteilung, Elimination, Toxizitäten (acute/chronische), Wirkungen, Therapie, Antidote (Cd, Zn, Pb, Hg, As). (15) Polycyclische aromatische KW (PAK´s): - Vorkommen: natürlich, anthropogen; Entstehung: unvollständige Verbrennungen; Eigenschaften: hydrophob, z. T. kanzerogen (Benzoapyren), akute und chronische Toxizität. (16) Polychlorierte Biphenyle (PCB´s): Vorkommen: 209 Kongenere; Verwendung: Hydraulik-, Kühl-, Isolierflüssigkeit; Eigenschaften: lipophil, ubiquitär, persistent; akute und chronische Toxizität; Yusho-Krankheit, Chlorakne. (17) Dioxine (PCDD: 75; PCDF: 135 Kongenere): - Vorkommen: ubiquitär, vor allem im Fett (Fisch); Entstehung: Müllverbrennung, Synthese v. Bioziden: Seveso-Unfall, - Eigenschaften: lipophil, persistent, - Toxizitäts-Äquivalenzfaktoren (TEF): extrem verschieden (höchster TEF bei 2,3,7,8-TCDD, dem ”Seveso-Gift”). (18) Biozide (Schädlingbekämpfungsmittel): - Einteilung der Biozide (Insektizide, Fungizide, Rodentizide), - DDT: Historie, ökologische Bedeutung, Bekämpfung von Malaria, - Grenzwerte in der Trinkwasserverordnung, Diätverordnung. (19) Toxine aus: - Tieren (Tetrodotoxin im Kugelfisch), - Pilzen (Muscimol und Ibotensäure im Fliegenpilz), - Pflanzen (Taxin A in der Eibe), - Algentoxinen (Paralytic Shellfish Poisoning: PSP, Saxitoxin), SPE-HPLC, LC-MS-Analytik, Mouse-Bioassay, Immunoassay. (20) Veterinärtoxikologie: - Rückstände von Anabolika und Sedativa, - Prionenerkrankungen beim Rind (BSE) und Schaf (Scrapie). (21) Lebensmitteltoxikologie: -Toxine (Mykotoxine; Aflatoxine) in Lebensmitteln, - Allergien durch Lebensmittel, -Lebensmittelbestrahlung, - Lebensmittelzusatzstoffe (Farbstoffe, Konservierungstoffe, Stabilisatoren), - Kontaminanten, - Vergiftungen (Toxic Oil Syndrom). (22) Arzneimitteltoxikologie: - Ursachen unerwünschter Arzneimittelwirkungen/-erkrankungen (pharmakodynamische, pharmakokinetische Ursachen, WW zwischen einzelnen Pharmaka, WW zwischen Lebensmitteln und Pharmaka), - Allergische Reaktionen/Überempfindlichkeit (anaphylaktische, zytotoxische Reaktion, allergische Spätreaktion), - Erkrankungen durch Pharmaka (karzinogene Wirkungen, Schwangerschaft, Herz und Gefäße, Atemwege, V erdauungsorgane, Haut, Nervensystem).

Lernergebnisse/Kompetenzen:
Fachkompetenzen:	- Verständnis und Kompetenz für den interdisziplinären Charakter der Toxikologie. - Sicheres Beherrschen und Anwenden toxikologischer Begriffe und Methoden. - Potential und Aussagemöglichkeiten toxikologischer Untersuchungsverfahren. Vor- und Nachteile von in-vivo- und in-vitroTechniken. - Struktur-Wirkungs-Beziehungen von Schadstoffen und Pharmaka. - Überblick zu speziellen Toxikologiegebieten.
Fachübergreifende Kompetenzen:	- Vertiefung des naturwissenschaftlichen, logischen und freien Denkens. - Ausprägung einer „Toxikologischen“ Denkweise, die auf wissenschaftlich fundierten Erkenntnissen und ethischen Grundsätzen beruht. - Differenzierte Bewertung von Tierversuchen aus wissenschaftlicher und ethischer Sicht. - Zurückführung von komplizierten Zusammenhängen auf einfache Sachverhalte. - Entwicklung individueller Fähigkeiten und Stärkung der Kreativität.

Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme:	keine

Literatur:

- Eisenbrand/Metzler: Toxikologie für Naturwissenschaftler und Mediziner; Verlag: Thieme. - Faller/Schünke: Der Körperbau des Menschen; Verlag: Thieme. - Marquardt/Schäfer: Toxikologie; Verlag: Wissenschaftverlag. - Mebs: Gifttiere; Verlag: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart. - Reichl: Taschenatlas der Toxikologie; Verlag: Thieme. - Stötzer/Stötzer: Erkrankungen durch Arzneimittel; Verlag: Gustav Fischer.