การทดสอบความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

การทดสอบความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคือการประเมินอย่างเป็นระบบถึงความสามารถของสารสกัดจากพืช สารพฤกษเคมีที่แยกได้ และวัสดุธรรมชาติอื่นๆ ในการก่อให้เกิดอันตรายต่อระบบสิ่งมีชีวิต โดยประยุกต์ใช้ชุดเครื่องมือมาตรฐานทางพิษวิทยา ได้แก่ การทดสอบในหลอดทดลอง (in vitro assays) การศึกษาในสิ่งมีชีวิต (in vivo studies) และการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนอง (dose-response analysis) กับวัสดุที่มีความซับซ้อนทางเคมีและความแปรปรวนที่ทำให้การระบุอันตรายทำได้ยากกว่าสารประกอบสังเคราะห์เดี่ยว

Definition

การทดสอบความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคือการประเมินเชิงทดลอง โดยใช้วิธีการในหลอดทดลองและในสิ่งมีชีวิต และการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนอง ของผลกระทบทางชีวภาพที่ไม่พึงประสงค์ของวัสดุที่ได้จากพืชและวัสดุธรรมชาติอื่นๆ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมระดับของการประเมินความเป็นพิษที่ใช้กับพืชสมุนไพรโดยทั่วไป ได้แก่ การคัดกรองความเป็นพิษต่อเซลล์ (cytotoxicity) และความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรม (genotoxicity) ในหลอดทดลอง การศึกษาในสิ่งมีชีวิตแบบเฉียบพลันและแบบได้รับยาซ้ำ และการทดสอบเฉพาะจุดสิ้นสุด เช่น ความเป็นพิษต่อตับ (hepatotoxicity) และความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรม นอกจากนี้ยังกล่าวถึงเหตุผลที่ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติก่อให้เกิดความท้าทายในการทดสอบเป็นพิเศษ เช่น การเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อน ความแปรปรวนระหว่างชุดการผลิต และส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ซึ่งต้องอาศัยการกระตุ้นทางชีวภาพจากการเผาผลาญ (metabolic bioactivation) รวมถึงวิธีการที่ระเบียบวิธีมาตรฐานมีเป้าหมายเพื่อให้ผลลัพธ์สามารถเปรียบเทียบกันได้ เนื้อหานี้เป็นการให้ข้อมูลอ้างอิงเชิงการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทดสอบ ไม่ใช่ระเบียบปฏิบัติสำหรับการใช้ทางคลินิก

Core questions

• วิธีการในหลอดทดลองและในสิ่งมีชีวิตใดบ้างที่ใช้ในการคัดกรองผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเพื่อหาความเป็นพิษ และแต่ละวิธีตรวจจับอะไรได้บ้าง?
• ความซับซ้อนทางเคมีและความแปรปรวนของส่วนผสมจากพืชทำให้การประเมินความเป็นพิษซับซ้อนขึ้นได้อย่างไร?
• ข้อมูลความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนองถูกนำมาใช้เพื่อหาค่าต่างๆ เช่น ขนาดของยาที่ทำให้สัตว์ทดลองตายไปครึ่งหนึ่ง หรือระดับที่ไม่มีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ให้เห็นได้อย่างไร?
• จุดสิ้นสุดใดบ้าง เช่น ความเป็นพิษต่อตับ ความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรม และการกระตุ้นทางชีวภาพของส่วนประกอบ มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ?

Key concepts

• ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนอง
• ความเป็นพิษแบบเฉียบพลันเทียบกับแบบได้รับยาซ้ำ
• การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์และความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรมในหลอดทดลอง
• ขนาดของยาที่ทำให้สัตว์ทดลองตายไปครึ่งหนึ่งและระดับที่ไม่มีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ให้เห็น
• การกระตุ้นทางชีวภาพจากการเผาผลาญ
• ความเป็นพิษต่อตับเป็นจุดสิ้นสุดที่สำคัญ
• ระเบียบวิธีทดสอบมาตรฐาน

Mechanisms

การทดสอบความเป็นพิษจะดำเนินการเป็นลำดับขั้น การทดสอบในหลอดทดลองกับเซลล์เพาะเลี้ยงจะคัดกรองความเป็นพิษต่อเซลล์ ในขณะที่การทดสอบกับแบคทีเรียและเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะตรวจสอบความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรมและการก่อกลายพันธุ์ การศึกษาในสิ่งมีชีวิตจะให้สัตว์ได้รับยาในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อสร้างเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนอง ตั้งแต่ระเบียบวิธีแบบเฉียบพลันที่ให้ยาครั้งเดียวซึ่งประเมินค่าต่างๆ เช่น ขนาดของยาที่ทำให้สัตว์ทดลองตายไปครึ่งหนึ่ง (median lethal dose) ไปจนถึงการศึกษาแบบได้รับยาซ้ำที่ระบุระดับที่ไม่มีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ให้เห็น (no-observed-adverse-effect level) และอวัยวะเป้าหมาย ลักษณะที่พบได้บ่อยในผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคือส่วนประกอบบางชนิดไม่ได้เป็นพิษด้วยตัวมันเองจนกว่าจะถูกกระตุ้นทางชีวภาพจากการเผาผลาญ ตัวอย่างเช่น สารอัลคาลอยด์ไพร์โรลิซิดีน (pyrrolizidine alkaloids) จะถูกเปลี่ยนในตับให้เป็นเอสเทอร์ไพร์โรลที่ออกฤทธิ์ ดังนั้นการทดสอบจึงต้องคำนึงถึงการเผาผลาญ และตับมักเป็นอวัยวะเป้าหมายที่พบบ่อย

Clinical relevance

ข้อมูลการทดสอบความเป็นพิษเป็นพื้นฐานในการตัดสินความปลอดภัยของส่วนผสมจากพืชสมุนไพร และช่วยอธิบายอันตรายที่ได้รับการบันทึกไว้ เช่น ความเป็นพิษต่อตับจากสมุนไพร หัวข้อนี้อธิบายถึงวิธีการสร้างหลักฐานดังกล่าว ไม่ได้ให้เกณฑ์สำหรับการใช้งานส่วนบุคคล ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของการอ้างอิงเชิงการศึกษา

Evidence & guidelines

การทดสอบมาตรฐานเป็นไปตามระเบียบวิธีที่สอดคล้องกันในระดับสากล รวมถึงแนวปฏิบัติของ OECD สำหรับการทดสอบสารเคมี ซึ่งระบุวิธีการต่างๆ เช่น ขั้นตอนแบบขึ้นลง (up-and-down procedure) สำหรับความเป็นพิษเฉียบพลันทางปาก องค์การอนามัยโลกให้คำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประเมินความปลอดภัยและการเฝ้าระวังยาแผนโบราณ บทวิจารณ์เกี่ยวกับความเป็นพิษต่อตับจากสมุนไพรและความเป็นพิษของสารอัลคาลอยด์ไพร์โรลิซิดีนแสดงให้เห็นว่าจุดสิ้นสุดของการทดสอบมีความสัมพันธ์กับอันตรายในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างไร

History

การทดสอบความเป็นพิษของวัสดุจากพืชพัฒนามาจากพิษวิทยาแบบดั้งเดิม ซึ่งตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ได้กำหนดรูปแบบการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนองและการทดสอบสัตว์ที่เป็นมาตรฐาน เมื่อพืชสมุนไพรกลายเป็นผลิตภัณฑ์ในตลาดมวลชน ระเบียบวิธีที่สอดคล้องกันในระดับสากล เช่น แนวทางการทดสอบของ OECD ได้ถูกนำมาปรับใช้เพื่อประเมินผลิตภัณฑ์เหล่านี้ และรายงานที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับอันตราย เช่น ความเป็นพิษต่อตับจากสมุนไพร ได้เพิ่มความสนใจในจุดสิ้นสุดที่เกี่ยวข้องกับส่วนผสมธรรมชาติที่ซับซ้อน

Debates

กระบวนทัศน์การทดสอบสารประกอบเดี่ยวมาตรฐานเหมาะสมกับส่วนผสมจากพืชที่ซับซ้อนได้ดีเพียงใด?

ระเบียบวิธีที่พัฒนาขึ้นสำหรับสารเคมีที่ระบุชัดเจนต้องเผชิญกับความแปรปรวนและลักษณะที่มีหลายส่วนประกอบของสารสกัดจากพืช และมีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับวิธีการทดสอบสารเตรียมทั้งหมดเทียบกับสารประกอบบ่งชี้ที่แยกได้

Key figures

• Felix Stickel
• Peter P. Fu

Seminal works

• oecd-425-2022
• stickel-2015
• fu-2020-pa

Frequently asked questions

เหตุใดผลิตภัณฑ์ธรรมชาติจึงทดสอบความเป็นพิษได้ยากกว่ายาเดี่ยว?

ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนและแปรปรวน ซึ่งองค์ประกอบอาจแตกต่างกันไปในแต่ละชุดการผลิต และส่วนประกอบบางชนิดจะกลายเป็นพิษหลังจากถูกกระตุ้นทางชีวภาพจากการเผาผลาญเท่านั้น ดังนั้นการทดสอบเพียงครั้งเดียวจึงไม่สามารถครอบคลุมอันตรายทั้งหมดได้

การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนองคืออะไร?

เป็นการศึกษาว่าผลกระทบทางชีวภาพเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อได้รับสารในปริมาณที่แตกต่างกัน ซึ่งใช้เพื่อหาค่าต่างๆ เช่น ขนาดของยาที่ทำให้สัตว์ทดลองตายไปครึ่งหนึ่ง และระดับที่ไม่มีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ให้เห็น