Grundlagen der Toxikologie

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Allgemein betrachtet ist ein Gift lediglich eine Verbindung, die eine Schadwirkung auf einen Organismus hat. Wobei man bei dieser Definition die Dosis im Auge behalten sollte. denn: Alles kann ein Gift sein. Manche Verbindungen müssen nur als Spuren vorhanden sein, andere kann man in sich reinschaufeln ohne dass es einem schadet. Aber ab einem bestimmten Zeitpunkt wird´s kritisch.
Die tatsächliche Giftwirkung ist eine Folge der Wechselwirkung zwischen dem Gift und dem Organismus. Die Stärke ist dabei unter anderem von der aufgenommenen Dosis und der Wirkungstärke des Giftes abhängig. Die Exposition, also der Kontakt mit einem Stoff, muss demnach nicht unbedingt zu einer Giftwirkung führen. Ist die Dosis zu klein, oder die Giftwirkung nur gering, tritt auch kein toxischer Effekt auf. Die wichtigsten Faktoren die die Toxizität eines Stoffes beschreiben werden jetzt im Folgenden aufgezählt.

Aufnahme[Bearbeiten]

Es gibt verschiedene Möglichkeiten für einen Stoff in den Körper zu gelangen.

  • Orale Aufnahme
  • Inhalation
  • dermale Aufnahme. Also sie Aufnahme über die Haut ohne sie zu schädigen
  • Injektion. Wer glaubt dass diese Art in der Natur nicht vorkommt, der vergisst die vielen Giftzähne und Stacheln die Mutter Natur uns entgegenstellt.

Je nachdem WIE der Stoff in den Körper kommt, wirkt er unter Umständen überhaupt nicht, oder mit unterschiedlicher Stärke und Wirkungsweise. Am gefährlichten ist dabei eine Injektion direkt in die Blutbahn, gefolgt von Inhalation und der Injektion in andere Körpergewebe. Das Toxin kann auf diese Weise am schnellten wirken, da es sehr schnell ins Blut gelangt und zum jeweiligen Zielorgan transportiert wird.

Daneben kann man zwischen einer akuten und einer chronischen Aufnahme unterscheiden. Akute Toxizität bezeichnet dabei die Aufnahme eines hochdosierten Stoffes innerhalb eines kurzen Zeitraumes, chronisch dagegen eine geringe Dosis über einen langen Zeitraum.
Bei Toxizitätsuntersuchungen kann man das aber noch weiter Aufteilen. Da gibt es dann noch so Spezialfälle wie subakut und subchronisch. Subakut wäre die mehrmalige Gabe einer Dosis innerhalb eines Monats, bei subchronischer Aufnahme dauert das dann bis zu 3 Monate. Chronische Aufnahmen wäre dann alles was länger als 3 Monate dauert.
Die Wirkungen können je nach Gabe variieren, je nachdem welche Art der Aufnahme gewählt wurde. Als Beispiel sei Hexan genannt: eine akute Inhalation bewirkt einen narkotischen Effekt, bei chronischer Exposition dagegen treten Lähmungen der Gliedmaßen auf.

Wirkungsort[Bearbeiten]

Der Wirkungsort eines Giftes kann an der Stelle der Aufnahme liegen. Beispielsweise bei der Inhalation eines Giftes wenn die Atemwege geschädigt werden. Eine solche Vergiftung wird auch lokale Vergiftung genannt. Diese Art der Vegiftung wirkt in der Regel nur dann letal, wenn lebenswichtige Organe, wie z.B. Lunge, betroffen sind.

Wird neben dem Aufnahmeort auch ein anderes Organ oder System geschädigt, spricht man von systemischen Wirkungen. Wird dagegen nur ein selektives Zielorgan geschädigt, spricht man von organotroper Wirkung. Die meisten Toxine wirken systemisch oder Organotrop, wobei hier komplizierte Anreicherungsmechanismen, besondere Enzymaustattungen der Zielorgane oder eine besondere Empfindlichkeit des Zielorgans für den Wirkungsort entscheident sein können. Am häufigsten ist das zentrale Nervensystem, die Leber und das blutbildende System von einer toxischen Wirkung betroffen.

Exposition Wirkungsart Stoffbeispiel Wirkung
Akut Lokal Chlorgas Lungenschaden
Akut Systemisch Quecksilbersalze Nierenschaden
Chronisch Lokal Schwefeldioxid Bronchitis
Chronisch Systemisch Benzol Leukämie

Zielorganismus[Bearbeiten]

Gifte wirken in verschiedenen organismen auf unterschiedliche Weise. Das kann sich zum einen dadurch auszeichnen, dass die letale Dosis, der LD-50 Wert , unterschiedlich hoch ist, allerdings können auch andere Zielorgane betroffen sein.

Daraus folgt dass die Erkenntnisse, die bei Tierexperimenten gewonnen werden nur bedingt auf den Menschen angewandt werden können. Klar kann man sagen, dass wenn die Ratte draufgeht wenn sie ein Gas einatmet, es nicht gerade gesundheitsförderlich für den Menschen ist. Aber man kann nicht sagen, dass der Mench an der selben Symptomatik wie die Ratte leiden wird. Ratten atmen nur durch die Nase, der Mensch allerdings auch durch den Mund. das klingt vielleicht banal, aber klinisch besteht nun mal ein Unterschied zwischen Pusteln in den Bronchien und Pusteln im Mundraum.

Ein weiteres Beispiel, dass vielleicht dem einen oder anderen geläufig ist, wären Hunde. Sie können verdorbenes Fleisch meist ohne große Konsequenzen fressen, währenddessen der MEnsch beim Verzehr von verdorbenem Fleisch ziemliche Probleme bis hin zur Vergiftung bekommt.

Auch der Allgemeinzustand und die Haltungsart hat Einfluss auf die Wirkung. deswegen müssen auch Tierversuche genauestens kontrolliert werden: Alle Tiere sollten circa gleich alt sein und die selbe Käfiggrösse, Futter, und Bedingungen erhalten.

Gemisch oder Reinstoff?[Bearbeiten]

Stoffe beeinflussen sich gegenseitig. Das gilt natürlich auch für Gift. Sie können sich gegenseitig abschwächen, aber auch natürlich auch verstärken (sog. Giftung). Erlebt hat das wohl jeder in irgendeiner Form. Antibiotika mit Milch genommen und gewundert warum es nicht wirkt, oder andere Medikamente mit einem Schnapps runtergespült und... naja unter Umständen die ganze Nacht ne Lebensmittelausschüttung gemacht.

Gründe gibt es mal wieder viele. Vielleicht wird einer der Stoffe nur dann aufgenommen wenn der andere sich an ihn koppelt, oder ein Bestandteil des Gemisches wird lieber verstoffwechselt als der andere, so dass sich eine relativ hohe Konzentration bilden kann, etc.

Man unterscheidet 3 verschiedene Fälle:

  • additiv: Es werden nur die Symptome beobachtet, die die einzelnen Bestandteile des Gemisches verursachen würden.
  • überadditiv: Die Symptome werden potenziert, es treten entweder neue, unvorhergesehene, Symptome auf, oder die einzelnen Symptome werden verstärkt.
  • subadditiv: Es treten weniger Symptome auf als erwartet. Also wie Gift und Gegengift unter Umständen.

Es kommt aber auch dazu, das eigentlich ungefährliche Stoffe durch den Metabolismus in gefährliche umgebaut werden.

Ein konkretes Beispiel ist hier zum Beispiel die Ethylenglykolvergiftung. Ethylenglykol ist heute als Forstschutzmittel im Einsatz. Aufgrund seines süßen und klebrigen Geschmacks kann es (vor allem wenn irgend ein Trottel das in Sprudelflaschen abfüllt) zu einer hohen Aufnahme kommen. Das Ethylenglykol an sich ist eigentlich harmlos, doch durch den Organismus wird die Substanz verstoffwechselt und somit gegiftet. Es wird metabolisch durch die Alkoholdehydrogenase (ADH) zu einem Aldehyd oxidiert und weiter durch die Aldehyddehydrogenase (ALDH) in Oxalsäure umgewandelt. Diese Oxalsäure bildet mit Calciumionen ein schwerlösliches Salz und dieses fällt nadelförmig in der Niere aus und verstopft diese bis zur vollständigen Harnsperre (sog Oxalatniere).
Man kann die Umsetzung im Körper verhindern/minimieren, indem man der ADH "etwas anderes zu tun gibt". Durch die Gabe von Alkohol (EtOH), der wesentlich affiner für die ADH ist, kann das Ethylenglykol verdränngt werden und so unverstoffwechselt über die Niere ausgeschieden werden. Natürlich ist es nicht ganz so einfach wie es klingt, der Körper muss vor einer Übersäuerung geschützt werden, was in der Regel über eine Gabe Natriumhydrogencarbonat passiert. Es kommt auch immer darauf an, in welchem Zustand sich der Vergiftete befindet. Einer der schon bewusstlos ist, kann nichts mehr trinken.

Fazit: Immer einen Arzt aufsuchen. Gifte brauchen meist mehr als ein Gegenmittel. Man muss sich im klaren sein, was im gesamten Stoffwechsel passiert.

Toxikokinetik und Toxikodynamik[Bearbeiten]

Eine toxische Wirkung kann man in 2 Phasen einteilen.

Toxikokinetik: Dies bezeichnet die Art und Geschwindigkeit der Aufnahme, die Verteilung im Körper, die Umwandlung des Gifts im Körper und die Ausscheidung. Also kurz: Alles was der Körper mit dem Stoff macht.

Toxikodynamik: Die Toxikodynamik beschreibt was das Gift auf molekularer Ebene mit unserem Körper anstellt. Also die Wechselwirkungen des Gifts mit unseren Proteinen und Strukturen.

Beide bestimmen wie stark ein Stoff auf uns wirkt. Hat er eine geringe Kinetik, und bleibt lange im Körper, macht es uns recht wenig aus falls der Stoff auch nicht sonderlich dynamisch ist und kaum wechelwirkt. Die beiden Phasen muss man demnach immer zusammen betrachten.

Flag-blue.png   Nicht vergessen

Toxikokinetik bedeutet "Was macht der Körpermit der Substanz?" Toxikodynamik bedeutet "Was macht die Substanz mit dem Körper?"


Gefühl und Wissenschaft in der Toxikologie[Bearbeiten]

Welche Lebensmittelinhaltsstoffe sind toxikologisch relevant? - Bevölkerung:
* Platz 1: Umweltkontaminanten
* Platz 2: Zusatzstoffe
* Platz 3: Ernährungsverhalten
* Platz 4: Pathogene Mikroorganismen
* Platz 5: Natürliche Giftstoffe
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