Czym zajmuje się toksykologia? Podstawowe definicje Podstawowe

Czym zajmuje się toksykologia?
Podstawowe definicje
Toksykologia (gr. toksicon = strzała, trucizna, toksicos = łuk) nauka o toksynach i
zatruciach:
„Wszystko jest trucizną i nic nią nie jest.
Tylko dawka decyduje o tym, co jest trucizną”
 Wykrywanie trucizn w materiale biologicznym
 Oznaczanie ich w środowisku
 Doświadczalna ocena toksyczności nowych związków chemicznych
Paracelsus (1493‐1541)
TOKSYKOLOGIA
znanych jest ok. 52 mln związków chemicznych (gł. organicznych)
człowiek w ciągu życia ma do czynienia z ok. 1 mln zw. chem. na poziomie stężeń powyżej 10‐12%
w obrocie handlowym jest
ok. 100 tys.
zw. chem.
ciało człowieka składa się z 750 tys. zw. chem.
Podstawowe definicje
Trucizna (różne definicje):
‐ substancja, która jest szkodliwa dla organizmów żywych, ponieważ wywiera
szkodliwy wpływ na tkanki, organy lub na procesy biologiczne
‐
substancja, która wprowadzona do żywych organizmów lub absorbowana
przez nie, powoduje ich śmierć lub uszkodzenie, w szczególności taka
substancja, która nawet w małej dawce powoduje bardzo szybką śmierć
‐
każda substancja, która ‐ wprowadzona do organizmu albo w nim powstająca
‐ niszczy życie lub osłabia zdrowie
‐
substancja, której dawka śmiertelna wynosi co najwyżej 50 mg na kilogram
masy ciała (definicja przyjęta w USA)
UŻYTKOWA
ŚRODOWISKOWA
KLINICZNA
SĄDOWA
dotyczy związków chemicznych, których źródłem jest środowisko pracy i życia ludzi oraz zwierząt
dotyczy związków chemicznych, których właściwości biocydowe
wykorzystuje się świadomie np.
pestycydy,
środki konserwujące do żywności, leki w chemioterapii
przemysłowa
nadzorowanie środowiska pracy i człowieka w nim pracującego (efekty toksyczne obserwowane bezpośrednio u ludzi)
pozaprzemysłowa środowiskowa
t. sanitarna (zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, wody, ścieków i gleby)
t. żywności (substancje toksyczne w pożywieniu człowieka)
ekotoksykologia
dotyczy diagnostyki i leczenia ostrych zatruć:
bada skutki działania toksycznych substancji chemicznych na gatunki inne niż człowiek
zawodowe
(do 10%)
przypadkowe (do 30%)
dotyczy czynności zmierzających do wystawienia ekspertyzy toksykologicznej
samobójcze
(ponad 60%)
t. pestycydów (przemysł chemiczny i spożywczy, rolnictwo)
Podstawowe definicje
Dawki trucizn najczęściej podawane są w mg/kg m.c. analogicznie do dawki
leczniczej leku obliczanej z uwzględnieniem masy pacjenta (jako przeciętną wagę
człowieka najczęściej przyjmuje się 70 kg), np.
Jeśli dawka śmiertelna danej trucizny wynosi 30 mg/kg m.c., to dawka śmiertelna
dla człowieka wynosi 30 x 70 = 2100 mg
DM ‐ dosis minima (dawka progowa, graniczna)
DC ‐ dosis curative (dawka lecznicza)
DT ‐ dosis toxica (dawka toksyczna)
DL = LD ‐ dosis letalis (dawka śmiertelna)
DL50 = LD50 ‐ dawka, przy której ginie 50% populacji
1
Toksyny
Jad ‐ toksyczna wydzielina zwierząt lub bakterii
Trucizna
Toksyna ‐ naturalna silna trucizna zwierzęca lub roślinna
Substancja toksyczna ‐
trucizna naturalna lub syntetyczna, zdefiniowana pod względem chemicznym
Zootoksyny
Fitotoksyny
substancje białkowe, głównie enzymy:
fosfolipazy, proteazy, hialuronidazy
glikozydy cyjanogenne, alkaloidy, polipeptydy, białka
Toksyczność substancji zależy od:
•Rodzaju organizmu narażonego na jej działanie
•Stężenia i sposobu ekspozycji (drogi wchłaniania)
migdałowiec zwyczajny (Amygdalus communis)
amygdalina
aflatoksyna B1
amanityna
muchomor sromotnikowy (Amanita
phalloides)
Kazimierz Jagiellończyk
struktura rycyny
tetrodotoksyna
kropidlak żółty (Aspergillus flavus)
rącznik pospolity (Ricinus communis)
Takifugu
Georgi Markov
2
Toksyczność niektórych substancji naturalnych dla myszy Substancja
struktura botuliny
Laseczka jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum)
Historia toksykologii
Papirus Ebersa – staroegipski papirus medyczny, napisany najpóźniej
ok. 1550 r. p.n.e., zakupiony od pewnego Araba przez niemieckiego
egiptologa Georga Ebersa w 1873 r.
Papirus Ebersa ma postać zwoju długości 20,23 m ze 108
rozdziałami, z których każdy posiada po 20‐22 wiersze. Zawiera
informacje z zakresu chorób wewnętrznych, chirurgii i stosowania
minerałów i licznych roślin leczniczych do celów medycznych.
Wymieniono w nim około 700 lekarstw i podano 800 sposobów ich
przyrządzania.
Droga podania
dootrzewnowo
2600
Amygdalina
dożołądkowo
300
Rycyna
dożołądkowo
20
Aflatoksyna B1
dożołądkowo
10
HCN
dootrzewnowo
3
a‐Amanityna
dożołądkowo
0,2
Tetrodotoksyna
dootrzewnowo
0,01
Botulina E
dootrzewnowo
0,002
Botulina D
dootrzewnowo
0,0000003
Oskarżony przez Anytosa o bezbożność i demoralizację młodzieży.
Zmarł poprzez wypicie trującego wywaru z kielicha. Kontrowersje
budzi trucizna użyta do egzekucji Sokratesa. W tradycji literackiej
jest to cykuta (szalej jadowity, Cicuta virosa), jednakże analiza
objawów prowadzi do wniosku, że najprawdopodobniej był to
szczwół plamisty (Conium maculatum).
Sokrates (469‐399 r. p.n.e)
Papirus berliński pochodzi z r. 1350 p.n.e., ma 279 wierszy. Znaleziony w Sakkarze przez
Heinricha Brugscha zwój zawiera 80 przepisów gotowych recept.
Papirus Hearsta, pochodzi prawdopodobnie z XII‐XI wieku p.n.e. Tak jak wcześniej
wspomniany papirus Ebersa zawiera odpisy ze świętych ksiąg. Znajdują się w nim recepty na
sporządzenie leków i przypadki ich zastosowania, (m.in. recept leku, który bóg Re sam dla
siebie stworzył). Papirus został nazwany od imienia pani Phoebe Herst, która ofiarowała
zwoje Uniwersytetowi Kalifornijskiemu.
szalej jadowity (Cicuta virosa), syn. blekot, bzducha wodna, cykuta jadowita
Objawy zatrucia występują szybko, do 20 min. po spożyciu. Są to: ślinotok, pieczenie w jamie ustnej, mdłości, wymioty, rozszerzenie źrenic, drgawki, utrata świadomości, trudności w oddychaniu. Śmierć może nastąpić wskutek porażenia ośrodka oddechowego.
Cykutoksyna
LD50, mg/kg m.c.
NaCl
Śmierć Sokratesa, J.L. David
szczwół plamisty (Conium maculatum).
Działanie toksyczne polega na początkowym
pobudzeniu, a potem porażeniu wegetatywnych
zwojów nerwowych obwodowych, poza tym poraża
zakończenia nerwów ruchowych podobnie do
kurary. Objawami zatrucia są osłabienie, utrata
wrażliwości na bodźce, w końcowym etapie
następuje porażenie i śmierć z objawami uduszenia.
Obserwuje się także skurcze i drżenie mięśni,
obniżenie temperatury.
Koniina
3
W jego rozprawie o odtrutkach są opisane różne jadowite
organizmy oraz trucizny: biel ołowiana, tlenek ołowiu, tojad,
mucha hiszpańska, lulek czarny, opium.
Jako jeden z pierwszych zastosował naukowe podejście do zatruć.
Rozumiał, że zmniejszenie wchłaniania trucizny z przewodu
pokarmowego ma znaczenie w leczeniu lub łagodzeniu skutków
zatrucia.
Hipokrates (460‐371 r. p.n.e)
Zabezpieczał się przed otruciem systematycznie
zażywając odtrutki, testowane wcześniej na
zbrodniarzach.
Od jego imienia pochodzi inna nazwa odtrutki:
mitrydatyk.
Nikander z Kolofonu
(185‐135 r. p.n.e)
Agrypina, żona cesarza Klaudiusza, zatruła go i jego syna Brytanika arszenikiem.
Mitrydates VI Eupator, król Pontu
(132‐63 r. p.n.e.)
Pedanius Dioskurydes
(ok. 40‐90)
Dioskurydes zasłynął jako autor 5‐tomowego, ilustrowanego
dzieła De Materia Medica, które było najważniejszą księgą o
ziołach w czasach starożytnych i prekursorem późniejszych
farmakopei.
Trucizny zostały sklasyfikowane według pochodzenia jako
roślinne, zwierzęce i mineralne. Przez szesnaście wieków praca
ta była podstawowym źródłem wiedzy o truciznach. Opisał też
działanie emetyków, środków wywołujących wymioty, w
leczeniu zatruć.
Liwia, żona cesarza Augusta, zabiła męża atropiną, wstrzykując ją do fig.
W Traktacie o truciznach i odtrutkach opisał wpływ oleistej lub
tłustej żywności na zmniejszenie wchłaniania trucizny w
żołądku oraz skuteczność zakładania opaski uciskowej na
kończynę w celu zmniejszenia działania jadu po ukąszeniu lub
użądleniu.
Majmonides (1138‐1204)
Inni znani truciciele:
Arabska kopia Materia Medica
Friedrich Entress był w Auschwitz
specjalistą od zabijania indywidualnego,
wprowadzając w tym obozie metodę
mordowania więźniów zastrzykami
fenolu. Początkowo wstrzykiwał fenol
dożylnie, potem dosercowo, co dawało
szybszy skutek. Sposób ten przejęto w
wielu innych obozach.
•Tofana („Woda Tofany”)
•Hieronima Spara
•Rodzina Borgia (Cezar i Lukrecja)
•Katarzyna Medycejska (pionierka toksykologii eksperymentalnej, badała
skuteczność trucizn podając je biednym i chorym, zapisując wszelkie
obserwacje)
Pierwsze polskie podręczniki toksykologii
Friedrich Entress
•1588 (Wenecja) A. Szeliga – „De venesis et morbis venenosis…”
•1618 (Kraków) S. Śleczkowski – „Medicorum tetras operum…”
Eduard Wirths
„trucizna jest istotą złożoną, nienaturalną, sercu nieprzyjazną i życie ludzkie niszczącą”
Josef Mengele
IG Farbenindustrie
4