Präsentation
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Warum sind Gifte giftig? Kai Wohlfarth Beate Wenske Beate Wenske Lehrerin am Gymnasium für die Fächer Biologie und Sport Kai Wohlfarth Privatdozent Dr. med. habil. Direktor der Kliniken für Neurologie und Fachübergreifende Frührehabilitation BG Klinikum Bergmannstrost Halle/S. Institut für Pharmakologie und Pharmakotherapie Asklepios Campus Hamburg Semmelweis Universität Budapest Wir haben für die Vorlesung verschiedenene Materialien wie Lehrbücher, wissenschaftliche Literatur sowie Multimediale Quellen verwendet. Für Fragen dazu stehen wir im Anschluss an die Vorlesung sehr gern zur Verfügung! Wer beschäftigt sich mit Giften? ? Der Giftkundler oder Toxikologe… Die Toxikologie ist die Lehre von den Giftstoffen, den Vergiftungen und der Behandlung von Vergiftungen. Hauptanteil der Vergiftungen tritt bei Kindern auf • rund 90% aller Vergiftungsunfälle betreffen Kleinkinder im Alter zwischen 10 Monaten und 4,5 Jahren • das betrifft Dinge des täglichen Lebens, die unbeaufsichtigt und gut erreichbar in jedem Haushalt zu finden sind • an erster Stelle stehen Vergiftungen durch Medikamente (37%) gefolgt von Tabakvergiftungen (20%) und Putzmitteln, giftigen Pflanzen, Lösungsmitteln, Rattengift, Insektizide und verdorbene Lebensmittel • Einatmen oder Hautkontakte mit giftigen und ätzenden Stoffen sowie Tierbisse können Vergiftungserscheinungen hervorrufen Toxikologie Welche Organe sind gefährdet? • Leber • Niere • Respirationstrakt / Lunge Toxikologie Welche Organe sind gefährdet? • Blut und blutbildende Organe • Nervensystem • Immunsystem Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte ? Ein grundsätzliches Verbot aller giftigen Stoffe ist nicht praktikabel! Natrium ist ein wichtiger Mineralstoff, den wir zum Leben brauchen, und wir nehmen ihn vor allem mit dem Natriumchlorid zu uns, also dem gewöhnlichen Kochsalz. Etwa ein Gramm Salz pro Tag brauchen wir mindestens, die meisten von uns nehmen aber 3 bis 13 Gramm auf. Wer ständig zu salzig isst, der läuft nach Meinung vieler Mediziner ein erhöhtes Risiko, Herz und Kreislauf zu schädigen. Kann man sich mit Salz vergiften? Man kann. Die toxische Wirkung entsteht durch die so genannte Osmose: Zu viel Salz im Körper zieht durch die Membranen das Wasser aus den Zellen heraus. Die LD50-Dosis (also die Menge, bei der die Hälfte der Personen sterben würde) beträgt etwa drei Gramm pro Kilo Körpergewicht. Das heißt: Ein Kleinkind kann von einem großen Esslöffel Salz (20 Gramm) sterben, ein Erwachsener müsste innerhalb von 24 Stunden schon mehr als 10 Esslöffel Salz futtern. Das schafft wohl niemand freiwillig. Trotzdem ist es erstaunlich, dass die lebensnotwendige und die tödliche Tagesration beim Salz sich nur um den Faktor 100 unterscheiden. ? … selbst Wasser kann giftig sein! Wasservergiftung Zu viel Wasser ist gefährlich: Bei Mutproben und Wett-Trinken mit Wasser sind schon mehrfach Menschen zu Tode gekommen. Wer innerhalb von drei Stunden fünf oder sechs Liter Wasser trinkt, zerstört seinen Salz-Haushalt und überfordert den Körper. Die Wasservergiftung ist ein unter Medizinern bekanntes Problem. Bei einem Übermaß an Wasser in kurzer Zeit wird der Körper buchstäblich überflutet. Etwa zwei bis maximal drei Liter über den Tag verteilt, also im Zeitraum von etwa 16 Stunden, reichen absolut aus. Wer fünf und mehr Liter in wenigen Stunden aufnimmt, bringt seinen Salzhaushalt durcheinander: In allen Körperzellen und auch im Zellzwischenraum sind Wasser, Salze und Mineralstoffe, die die Zellen für ihre Funktion brauchen, so genannte Elektrolyte. Besonders wichtig sind Natrium und Kalium. Kommt in kurzer Zeit zu viel Wasser ins Gewebe, strömt es schnell in die Zelle ein. Denn dann besteht ein Unterschied in der Salzkonzentration zwischen dem Wasser außerhalb und innerhalb der Zelle. Dieses Gefälle wird aus physikalischen Gründen ausgeglichen – Flüssigkeiten streben nach einer gleichmäßigen Konzentration von gelösten Stoffen. In die Zelle strömt mehr Wasser ein, als sie verkraften kann, es verringert sich die Salzkonzentration. ? … auch die gesunde Kartoffel hat zwei Seiten…! Die Kartoffel Die Kartoffel Die Kartoffel (Solanum tuberosum), in Teilen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz auch als Erdapfel (Herdöpfel) oder Grundbirne (Grumbeer) und im restlichen deutschsprachigen Raum unter verschiedenen Regionalnamen bekannt, ist eine Nutzpflanze aus der Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae), zu der auch Tomate (Solanum lycopersicum), Paprika (Capsicum) und Tabak (Nicotiana) gehören. Weltweit werden jährlich etwa 376 Millionen Tonnen Kartoffeln geerntet. Die Kartoffel ist eines der wichtigsten Nahrungsmittel der Welt, daneben aber auch Futtermittel und Industrierohstoff. Die Kartoffel Solanin, genauer α-Solanin, ist eine schwach giftige chemische Verbindung, ein Alkaloid, die vor allem in Nachtschattengewächsen wie Kartoffeln und Tomaten enthalten ist. Die Dosis von 200 mg, bei der erste Vergiftungserscheinungen auftreten können, entspricht dem Genuss von mehr als 2,8 Kilogramm roher und ungeschälter Kartoffeln von neuen Sorten mit 7 mg Solanin/100 g. 30–80 % des Solanins befinden sich in bzw. direkt unterhalb der Schale.[14] Als tödlich gilt eine Dosis von 400 mg. Durch die Zubereitung wird der Gehalt an Solanin weiter reduziert. Die derzeit am Markt erhältlichen Kartoffelsorten haben unter den üblichen Bedingungen keinen gesundheitlich bedenklichen Glycoalkaloid-Gehalt.[15] Das gilt jedoch nicht unbedingt für ältere Sorten. Ebenso sollten kleine, grüne, unreife Tomaten aufgrund des Gesamtalkaloidgehalts von 32 bis 141 mg/kg vermieden werden. Die Kartoffel Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Pflanzengifte Rund 150 der 3000 Pflanzen, die in deutschen Gärten vorkommen, sind giftig bis hochgiftig. Immer häufiger breiten sie sich unbemerkt in unseren Alltag aus. So vergiften sich jährlich 10000 Kinder in Deutschland durch diese heimischen Pflanzen und 1000 bis 2000 Menschen sterben sogar an den Folgen der Vergiftung. Leuchtender Fruchtschmuck der Eibe ist für Kinder verlockend Die Eibe gehöre ebenfalls nicht in einen Garten, in dem Kleinkinder spielen, warnt die Aktion das Sichere Haus. Beliebt ist das Ziergehölz wegen seines rot leuchtenden Fruchtschmucks. Fast alle Teile des Strauchs sind stark giftig. Für Kinder können bereits wenige Gramm tödlich sein. Auch Tieren kann die Eibe zum Verhängnis werden. Immer wieder entsorgen Gartenbesitzer Reste beschnittener Sträucher in der Natur. Fressen Rinder oder Pferde mit dem Gras auch den Eibenabschnitt, verenden sie in kurzer Zeit. Viele Vögel verspeisen die beerenartigen Früchte. Dass sie den Genuss überleben, liegt daran, dass sie es ausschließlich auf den fleischigen, roten Samenmantel abgesehen haben. Er ist als einziger Teil der Pflanze ungiftig. Den darin eingebetteten, giftigen Samen scheiden Vögel unverdaut wieder aus und tragen so zur Verbreitung der Pflanze bei. Das Gift der Eibe hat aber noch eine andere Wirkung, die Leben rettet: Taxol, ein Inhaltsstoff, der ursprünglich aus der auf dem nordamerikanischen Kontinent beheimateten Pazifischen Eibe gewonnen wurde, hat in den 90er-Jahren die Krebsmedizin revolutioniert. Der heute synthetisch hergestellte Wirkstoff hemmt das Wachstum von Tumoren und ist Grundlage mehrerer Medikamente gegen Brust- und Eierstockkrebs. Medikament oder Gift? Die Intention entscheidet. Wirkstoff Pharmakon Dosis, neg. Intention, Empfindlichkeit, Wechselwirkungen Dosis, pos. Intention, Pathophysiologie, Antidot Toxikon Der Rote Fingerhut wird seit Mitte des 18. Jahrhunderts als erste Arzneipflanze der modernen Medizin kultiviert. Alle Teile der an Waldrändern und Lichtungen vorkommenden Pflanze sind stark giftig (Übelkeit, Durchfall, Sehstörungen, Herzrhythmusstörungen). Die enthaltenen Glykoside helfen – richtig dosiert – gegen Herzmuskelschwäche: Das Herz schlägt langsamer, aber mit höherer Pumpleistung. Tückisch dabei ist jedoch die geringe therapeutische Breite. Denn von der wirksamen zur toxischen Dosis ist es nur ein kleiner Schritt. Ein Patient darf gerade einmal das Anderthalbfache der eben wirksamen Dosis einnehmen, wenn er sich nicht vergiften will. Der Rote Fingerhut ist in West- und Mitteleuropa sowie in Nordafrika beheimatet. Schon der Verzehr von zwei oder drei Blättern führt zu schweren Vergiftungen. Tollkirsche Tollkirsche à Atropin, Hyoscyamin: kompetetiver Antagonismus an Ach-Rezeptoren Delirium und Tod durch die giftige Tollkirsche Die Tollkirsche gehört zu den zehn giftigsten Gartenpflanzen. Der unscheinbare Strauch zählt zu den Nachtschattengewächsen und ist damit ein Verwandter von Tomate und Kartoffel. Bei der Tollkirsche fallen die im Spätsommer reifenden, kirschgroßen, leuchtend schwarzen Beeren auf, die gern auch mal von kleinen Kindern verschluckt werden. Für sie kann bereits der Genuss von drei bis vier Beeren tödlich sein. Die Statistiken der Notrufzentralen weisen die Tollkirsche als eine der häufigsten Ursachen von Pflanzenvergiftungen aus. Ein Grund dafür dürfte wohl auch die als halluzinogen bekannte Wirkung des Giftes sein. Pflanzenteile wurden in früheren Zeiten zur Herstellung von Drogen und sogenannten Hexensalben benutzt. In der Renaissance träufelte sich die Damenwelt Auszüge der Tollkirsche in die Augen, um die Pupillen zu erweitern. Große, glänzende Augen galten als sehr attraktiv. Das spiegelt sich auch im botanischen Namen Atropa belladonna wider: „bella donna“ ist die schöne Frau (Atropos eine griechische Schicksalsgöttin). Doch manche Frau, die schön sein wollte, musste ihren Kniff mit der Tollkirsche mit Delirium und Tod bezahlen. Der Blaue Eisenhut ist Europas giftigste Pflanze Der unrühmliche Titel gebührt eigentlich dem Eisenhut. Die im Alpenraum noch wild wachsende Staude, deren blaue Blüten an die Form einer Sturmhaube erinnern, gilt als Europas giftigste Pflanze. Sämtliche Teile des Eisenhuts enthalten Aconitin, das sogar noch giftiger als Strychnin ist. Aconitin kann nicht nur durch Verschlucken oder Essen von Blättern oder Blüten in den Körper gelangen. Es genügt bereits der intensive Kontakt mit der Haut etwa durch Zerreiben von Pflanzenteilen, damit das Gift seine fatale Wirkung entfaltet. Binnen Minuten kommt es zu Schweißausbrüchen, Frösteln, Lähmungen, Krämpfen sowie Herzrhythmusstörungen, bis schließlich der Tod durch Lähmung der Atmung eintritt. Mit dem Pflanzengift sollen bereits der römische Kaiser Claudius und Papst Hadrian VI. ermordet worden sein. Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Pilzgifte Trichterlinge (Clitocybe), Risspilze (Inocybe), Fliegenpilz (Muscarin, Ibotensäure, Muscimol): MuscarinàAgonist Pilzgifte Pilzgifte Pilze töten regelmäßig Jeden Herbst schlagen die Medien Alarm: Manche Pilze sind lebensgefährlich. Und tatsächlich: Von 1980 bis 2014 sind 110 Menschen an Pilzvergiftungen gestorben, das sind mehr als drei im Jahr. Pilzgifte Von Claudia Sewig | Veröffentlicht am 03.09.2014 Schwere Pilzvergiftungen nehmen in Deutschland zu Durchfall, Erbrechen, Bewusstlosigkeit: Die Zahl der Pilzvergiftungen in Deutschland ist gestiegen. Besonders gefährdet sind unerfahrene Sammler. Experten warnen vor Bestimmung per Smartphone-App. Pilzgifte Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Insektengifte Insektengifte Pro Jahr sterben mehr als 16 Menschen an Wespen-, Bienen- und Hornissenstichen. Insektengifte Spinnengifte Die Schwarze Witwe (Latrotoxin) à Freisetzung von Neurotransmittern an cholinergen und adrenergen Synapsen Spinnengifte Spinnengifte Spinnengifte Spinnengifte Schlangengifte Die Grüne Mamba Dreidimensionale Struktur des alphaCobratoxins: Blockade der Erregungsübertragung an motorischen Synapsen Schlangengifte Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Unsichtbares Gas: Warum Kohlenmonoxid so gefährlich ist Jedes Jahr kostet Kohlenmonoxid mehr als dreihundert Menschen in Deutschland das Leben. Bei Kohlenmonoxid (CO) handelt es sich um ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Das macht es besonders gefährlich: Strömt es aus einem defekten Ofen aus, kann es anders als etwa Rauch nicht wahrgenommen werden. Aus diesem Grund wird es auch als „silent killer“ bezeichnet. © SPIEGEL ONLINE 2017 CO-Vorkommen • ubiquitär 0,1 ppm v% • Synthese aus Algen und bei Verbrennungsprozessen, Verkehr, Produkt des Porphyrinabbaus, normale Hb-CO-Spiegel 0,5 bis 1 %, Raucher bis 10 % . leichter als Luft, farb-, geruch- und geschmacklos !! → reizt die Atemwege nicht nur wenig wasserlöslich, brennbar, explosive Gemische mit Luft Für die Risikobewertung aktuelle COKonzentration in der Atemluft entscheidend! tödlich Kohlenmonoxidgehalte einiger Verbrennungsprozesse CO: 50-200 ppb %V CO-Intoxikation Unfälle _ Automobilabgase - Leerlauf in geschlossener Garage (4 -11% CO) („Garagentod“) - Verkehrsbeamte bei starkem Verkehr (20% COHb) - in Parkhäusern _ Industrie/Bergwerk - Tunnelarbeiter - Hochofenarbeiter (Gichtgase) - Heizer, Feuerwehrleute - b. Kohle und Erzverarbeitung _ Privathaushalt - schadhafte Heizungsanlagen, Gasbrandöfen Geschätzt: ca. 500 tötl. Vergiftungen /J. in Dtl. Einflussfaktoren für tox. Wirkungen: Konzentration von CO in der Atemluft: Atem-Zeit-Volumen Zeitdauer der Einwirkung Sauerstoffbedarf der Gewebe Hämoglobinbestand kritisch CO-Intoxikation Erreichen der Hb-CO-Sättigung in Abhängig-keit von der Atemintensität Verlauf der Vergiftung empfindlich: Gehirn, Myokard, Fetus • bei schnellem Verlauf: hypoxidotische Krämpfe • bei protrahiertem Verlauf: - Cheyne-Stokes-Atmung periodische Atmung mit An- und Abschwellen - Azidose Aufnahme in Abhängigkeit von der Expositions-dauer und -höhe und Atemminutenvolumen Symptome der CO-Vergiftung Hb-CO 5-10% Symptome leichte Einschränkung des Visus 10-20% leichter Kopfschmerz, Mattigkeit, Unwohlsein, Kurzatmigkeit bei Anstrengung, Herzklopfen 20-30% Schwindel, Einschränkung des Bewusstseins, Atmung verflacht, Kreislaufkollaps 30-40% tiefe Bewusstlosigkeit, Lähmung, Cheyne-Stokes‘sche Atmung, Sinken der Körpertemperatur, typische Rotfärbung der Lippen 40-60% tödlich in 10 min – 1 h >70% tödlich in wenigen min Starke Raucher bis zu 15% Hb-CO (!) Anfallsrisiko ↑ bei A. pectoris bei ca. 4% Typisches kirschrotes Hautkolorit Cave: Eher selten, da Zyanose , Schock CO-Intoxikation Therapie 1. in CO-freie Luft ` 2. Atemstillstand: Beatmung 3. Zufuhr von Rückbildungsgeschwindigkeit von HbCO - reinem Sauerstoff bei Atmung in Luft, Sauerstoff und Carbogen oder Carbogen(`) kurz! - Sauerstoffatmung im Überdruck (Druckkammer, O2 Maske, 3 bar→ 4 v% O im Plasma) 4. Weitere Maßnahmen: - Kreislauf und Körpertemperatur normalisieren - Acidose korrigieren 2 Scheintod! CO-Intoxikation 11.Dez. 2011 30. Jan. 2012 CO-Intoxikation Tischgrills!? Genuss- und Suchtmittel - Tabakrauch / Zigaretten - Alkohol Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Tabakrauch / Zigaretten Tabakrauch / Zigaretten Tabakrauch / Zigaretten Zunahme des Zigarettenverbrauchs (Kurve) und Häufigkeit des Lungenkrebses (Säulen) bei Männern und Frauen in GB Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Alkohol Alkohol Alkohol Alkohol Toxikologie Giftige Stoffe? • • • • • • • • • • Gase Metalle Alkohole Organische Lösungsmittel Pestizide Tiergifte Pflanzengifte Pilzgifte Polyhalogenierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe Bakterielle Gifte Bakterielle Gifte • Exotoxine: z.B. clostridiale Neurotoxine (Botulinumtoxine, Tetanustoxin) • Endotoxine Clostridiale Gifte Botulinumtoxin Typ A, B, C, D, E, F, G, H Tetanustoxin Botulinumtoxin Typ A 20 nm According to Fischer et al. 2008 Die Anfänge der Botulismusforschung @wikipedia.de 1822: Beschreibung der Erkrankung Botulismus, „Wurstvergiftung“ (lat. botulus, Wurst) Justinus Kerner Botulismus: Erkrankungsformen und Auslöser LebensmittelBotulismus Zoonotische Quelle BoNTKomplex BoNT @ Cork University Hospital Säuglingsbotulismus Pflanzliche Quelle @ CDC Umwelt als Quelle @ allergien.com Wundbotulismus @ eye of science/ Agentur Focus C. botulinum C. baratii, C. butyricum C. argentinense Sam NEMJ 2010 Fallzahlen: Botulismus im Menschen in DE D ~ 10 p.a EU ~ 100 p.a. Europa ~ 1200 p.a. (< 1% aller Lebensmittel-bedingten Erkrankungen); Quelle: WHO Infektionsepidemiologisches Jahrbuch / FG35, RKI Wild living geese suffering from botulism Botulismus: Klinische Symptomatik allgemein: • Inkubationszeit 12-72 h (2 h – 10 d) • absteigende symmetrische, fieberfreie, flache Lähmung • Doppelbilder (Diplopie), Ptosis, verschwommene Sicht • Schluckstörung (Dysphagie), Sprechstörung (Dysarthie), Dysphonie • Hypotonie, Schwäche (Hals u. Arme), Atemmuskulatur • vegetative Symptome (Herz-Kreislauf, Magen-Darm-Trakt, Harnorgane) Differentialdiagnose: • Guillain-Barré-Syndrom, Miller-Fisher-Syndrom, Lambert-Eaton-Syndrom, Schlaganfall (asymetrisch), Myasthenia gravis, Lyme-Borreliose, Magnesium-Intoxikationen Kann so ein starkes Gift für Menschen auch nützlich sein? …..vielleicht als Medikament? Injektion von BoNT/A im Gesichtsbereich Patientin mit Meige-Syndrom Vor Injektion 3 Wochen nach Therapie Patient nach Schlaganfall mit SpitzfußSpastik Kosmetische Botulinum-Toxin Behandlung Je 5 MU Dysport Ausgeprägte Hautfalten im Glabella-Bereich bei Patientin vor Behandlung Zustand 14 Tage nach Botulinum-Toxin Injektion bei derselben Patientin 100 Jahre… Vielen Dank für euer Interesse!!!!!!!!!!! Mit Anti-Trödel-Spray jetzt in die Mensa!
