Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Samenvatting Environmental Toxicology
1. Introduction to Environmental Toxicology
Lecture 1.1 – Introduction (textbook: 1.1, 1.3, 6.1)
Short hystory of the chemical age
- Eind 18e eeuw → industriële revolutie (verbranden van kolen; luchtvervuiling; veel smog)
- 20e eeuw → eeuw van de olie (veel producten gemaakt van aardolie)
- 1913 → op grote schaal gebruik van stikstofhoudende kunstmest
- 1920 → brandstoffen die lood bevatten worden gebruikt (veel verontreiniging met metalen)
- Vanaf 1929 → vervuiling met industriële stoffen (zoals PCB’s en CFC’s)
- Vanaf eind WW2 → vervuiling met DDT en andere pesticides/biocides
- Tegenwoordig → industriële chemicaliën, pesticiden, geneesmiddelen
The birth of ecotoxicology
- Jean-Michel Jouany (1960)
- Ecotoxicologie = uitbreiding van menselijke toxicologie
- Gebruik organismen uit het milieu (vissen, vogels, etc.) in plaats van ratten en muizen
- Frank Moraity (1983)
- Essentieel voor ecotoxicologie is de indirecte relatie tussen de effecten op individuele
organismen en effecten op populaties in hun natuurlijke omgeving
- Heeft de ‘eco’ aan ‘toxicologie’ toegevoegd
- Ecotoxicologie is de studie die de effecten van giftige chemicaliën onderzoekt op organismen. Met
name op populatie-, ecosysteem- of biosfeerniveau.
- Ecotoxicologie is niet hetzelfde als Environmental Toxicology, maar ligt wel bij elkaar in de buurt
3 basis disciplines van Environmental toxicology
,Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Verschil disciplines
Course overview
- Environmental chemistry (from source to exposure)
- Toxicology – toxicokinetics (from exposure to molecular initiating event)
- Toxicology – toxicodynamics (from molecular initiating event to whole organism)
- Ecology (from single organisms to populations, communities, ecosystems)
,Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Environmental chemistry – From source to exposure
- Voorkomen van chemische stoffen in het milieu
- Routes van chemische stoffen in het milieu
- Invloed van fysisch-chemische eigenschappen op het lot van chemische stoffen in het milieu
- Depositie en afbraakprocessen
- Distributie naar verschillende compartimenten in het milieu
- ‘Multimedia fate’ modellen gebruiken om concentraties in het milieu te voorspellen
- Human exposure
- Bioavailability
Toxicology – From exposure to molecular initiating event (MIE)
- Toxicokinetics (TK) = wat doet het lichaam met de chemische stof
- Biotransformatie
- ADME (Adsorptie, Distributie, Metabolisme, Excretie)
- Distributie van chemische stoffen over organen → ‘target(organen)’
- Gebruik van fysiologisch gebaseerde toxicokinetics (PBTK) modellen om de werking van een
chemische stof in het lichaam te begrijpen
- Bioaccumulatie
- Bioconcentratie
- Biomagnificatie
, Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Toxicology – from molecular initiating event to whole organism
- Toxicodynamics (TD) = wat doet de chemische stof met het lichaam
- ‘Mode of action’ (werkwijze van stof)
- Primaire laesie
- Mengsel van giftigheid
- Effecten op individueel niveau
- Toxiciteittesten van nieuwe en bestaande chemicaliën
- Exposure-responsrelaties gecombineerd (TK + TD)
- Benchmark dose models voor human risk assessment
- Biomonitoring en biomarkers
Ecology – from single organisms to populations, communities, ecosystems
→ De studie naar de interactie tussen organismen en hun omgeving
- Factoren die populaties reguleren
- Genetische variabiliteit van populaties
- Levenscycli van organismen
- Interacties tussen soorten
- Rol van organismen in ecologische processen
- Environmental risk assessment for ecological and human health
Lecture 1.1b – Introduction to chemical risk assessment and its 4-step framework (fipronil example)
Fipronil
- Breed-spectrum insecticide, wordt gebruikt tegen luizen en kakkerlakken in tuin- en akkerbouw
- Doodt insecten door hun centraal zenuwstelsel te verstoren
- Zit ook in anti-luizen spul voor huisdieren
- Niet toegestaan in dierlijke producten voor mensen (en toch is het in kippeneieren beland)
The 4-step risk assessment framework
Samenvatting Environmental Toxicology
1. Introduction to Environmental Toxicology
Lecture 1.1 – Introduction (textbook: 1.1, 1.3, 6.1)
Short hystory of the chemical age
- Eind 18e eeuw → industriële revolutie (verbranden van kolen; luchtvervuiling; veel smog)
- 20e eeuw → eeuw van de olie (veel producten gemaakt van aardolie)
- 1913 → op grote schaal gebruik van stikstofhoudende kunstmest
- 1920 → brandstoffen die lood bevatten worden gebruikt (veel verontreiniging met metalen)
- Vanaf 1929 → vervuiling met industriële stoffen (zoals PCB’s en CFC’s)
- Vanaf eind WW2 → vervuiling met DDT en andere pesticides/biocides
- Tegenwoordig → industriële chemicaliën, pesticiden, geneesmiddelen
The birth of ecotoxicology
- Jean-Michel Jouany (1960)
- Ecotoxicologie = uitbreiding van menselijke toxicologie
- Gebruik organismen uit het milieu (vissen, vogels, etc.) in plaats van ratten en muizen
- Frank Moraity (1983)
- Essentieel voor ecotoxicologie is de indirecte relatie tussen de effecten op individuele
organismen en effecten op populaties in hun natuurlijke omgeving
- Heeft de ‘eco’ aan ‘toxicologie’ toegevoegd
- Ecotoxicologie is de studie die de effecten van giftige chemicaliën onderzoekt op organismen. Met
name op populatie-, ecosysteem- of biosfeerniveau.
- Ecotoxicologie is niet hetzelfde als Environmental Toxicology, maar ligt wel bij elkaar in de buurt
3 basis disciplines van Environmental toxicology
,Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Verschil disciplines
Course overview
- Environmental chemistry (from source to exposure)
- Toxicology – toxicokinetics (from exposure to molecular initiating event)
- Toxicology – toxicodynamics (from molecular initiating event to whole organism)
- Ecology (from single organisms to populations, communities, ecosystems)
,Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Environmental chemistry – From source to exposure
- Voorkomen van chemische stoffen in het milieu
- Routes van chemische stoffen in het milieu
- Invloed van fysisch-chemische eigenschappen op het lot van chemische stoffen in het milieu
- Depositie en afbraakprocessen
- Distributie naar verschillende compartimenten in het milieu
- ‘Multimedia fate’ modellen gebruiken om concentraties in het milieu te voorspellen
- Human exposure
- Bioavailability
Toxicology – From exposure to molecular initiating event (MIE)
- Toxicokinetics (TK) = wat doet het lichaam met de chemische stof
- Biotransformatie
- ADME (Adsorptie, Distributie, Metabolisme, Excretie)
- Distributie van chemische stoffen over organen → ‘target(organen)’
- Gebruik van fysiologisch gebaseerde toxicokinetics (PBTK) modellen om de werking van een
chemische stof in het lichaam te begrijpen
- Bioaccumulatie
- Bioconcentratie
- Biomagnificatie
, Douwe Stoffers – Environmental Toxicology – VU Amsterdam – 2023-2024
Toxicology – from molecular initiating event to whole organism
- Toxicodynamics (TD) = wat doet de chemische stof met het lichaam
- ‘Mode of action’ (werkwijze van stof)
- Primaire laesie
- Mengsel van giftigheid
- Effecten op individueel niveau
- Toxiciteittesten van nieuwe en bestaande chemicaliën
- Exposure-responsrelaties gecombineerd (TK + TD)
- Benchmark dose models voor human risk assessment
- Biomonitoring en biomarkers
Ecology – from single organisms to populations, communities, ecosystems
→ De studie naar de interactie tussen organismen en hun omgeving
- Factoren die populaties reguleren
- Genetische variabiliteit van populaties
- Levenscycli van organismen
- Interacties tussen soorten
- Rol van organismen in ecologische processen
- Environmental risk assessment for ecological and human health
Lecture 1.1b – Introduction to chemical risk assessment and its 4-step framework (fipronil example)
Fipronil
- Breed-spectrum insecticide, wordt gebruikt tegen luizen en kakkerlakken in tuin- en akkerbouw
- Doodt insecten door hun centraal zenuwstelsel te verstoren
- Zit ook in anti-luizen spul voor huisdieren
- Niet toegestaan in dierlijke producten voor mensen (en toch is het in kippeneieren beland)
The 4-step risk assessment framework
