TOKSYKOLOGIA

Kulczyba wronie oko - Strychnos nux-vomica

Rodzina: kulczybowate (Strychnaceae) dawniej rodzina połatowatych. Rodzina Strycnos liczy około 200 gatunków krzewów i drzew, a kilka z nich zawiera te same związki co kulczyba wronie oko. Małpia pomarańcza - zielone owoce przypominające pomarańcze, w których miąższ jest jadalny, a nasiona są trujące. Wyciąg z nasion stosowany do zatruwania strzał.

Występowanie: w lasach Indii, Cejlonu i Malezji. Uprawiana jest również w Afryce Środkowej. Gatunek wiecznie zielonego drzewa lub krzewu - Strychnos cocculoides - drzewo.

Nazwa: strychnos oznaczała w starożytności rośliny trujące, natomiast wyrazy z języka łacińskiego nux - orzech, vomere - wymiotować

Skład: nasiona zawierają 3,2% alkaloidów. Alkaloidy indolowe w ilości 1,8-5,3% wśród nich toksyczna strychnina i jej pochodna brucyna.

Strychnina

C₂₁H₂₂N₂O₂

Alkaloid indolowy

Występują najpierw napady drgawek, następnie kurcze mięśni oskrzelowych z charakterystycznym kurczem mięśni twarzy i wygięciem grzbietu. Śmierć następuje wskutek uduszenia jako efekt porażenia mięśni oddechowych. Strychnina blokuje synapsy hamulcowe, co w efekcie wzmaga pobudzenie neuronów. Obecnie jest rzadko stosowana w lecznictwie (dawka 0,5 - 3 mg) pod postacią azotanu jako środek pobudzający w zaburzeniach krążenia, oddychania i osłabienia. Jest substancją o wybitnie gorzkim smaku. Stężenie w wodzie 1 ppm jest już wyczuwalne jako gorzki smak. Była także stosowana jako trucizna na szczury (rodentycyd).

Strychnina dotarła do Europy w średniowieczu a jej dostawcami byli aptekarze.

1818 rok- Pelletier i Caventou - wykrycie alkaloidu strychniny, a w rok później brucyny.

Brucyna

C₂₃H₂₆N₂O₄

Alkaloid indolowy

Działa 50-krotnie słabiej niż strychnina. Ze względu na bardzo gorzki smak stosowana jest obecnie jako wskaźnik goryczy surowców

W opowiadaniach Chaucer's Canterbury (1343-1400) mówi, że będzie mordercą ten kto zakupuje truciznę pod pretekstem konieczności uporania się z plagą szczurów.

Często opowieści o otruciach były pisane przez mnichów a klasztory były głównymi miejscami nauki w zasadniczo niepiśmiennym społeczeństwie.

1424r - „Książka trucizn” autorstwa Santes de Ardoynis. Opis arszeniku, cyjanków, strychiny.

Niewidzialne trucizny i nieuchwytni truciciele - pewien poziom paranoi w społeczeństwie. Duży popyt na zabezpieczające odtrutki - skala znacznie większa niż w starożytności.

Wiara w neutralizację działania niektórych trucizn przez „magiczne” naczynia, czarki, kubki.

Władysław Jagiełło - pił tylko wodę z powodu obawy przed zatruciem. Większość trucizn da się wyczuć w czystek wodzie, wyjątek arszenik , który w wodzie jest niewyczuwalny, ale w czasach kiedy żył Jagiełło arszeniku jeszcze w Polsce nie było.

August II - podejrzewa się ,że zażywał codziennie małe dawki arszeniku by uodpornić swój organizm na działanie tej trucizny- arsenowodór. Efektem ubocznym spożywania arszeniku jest tycie (spożywanie anabolitu)- dlatego król ten był masywnej postury. Ten sam fakt wykorzystali w XX wieku hodowcy trzody w USA (dodatek arszeniku do paszy powodował rozrost masy świń).

Renesans

Paracelsus - prawdziwe nazwisko to Phillippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim. Paracelsus znaczy „nadrzędny nad Celsusem”. Paracelsus badał wiele substancji chemicznych pod kątem wykorzystania ich jako leki. Badał też ich właściwości trujące, można go więc uznawać także za ojca toksykologii. To właśnie on stwierdził: "Co jest trucizną? Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną. Tylko dawka czyni, że coś jest trucizną" (łac. Dosis facit venenum). Dzięki temu stwierdzeniu jest uważany za ojca hormezy (zjawisko polegające na tym, że czynnik występujący w przyrodzie, szkodliwy dla organizmu w większych dawkach, w małych dawkach działa nań korzystnie). Był lekarzem niemieckim, stworzył nową jakość badań medycyny. Badał reakcje na chemikalia, a także substancje wywołujące wpływ leczniczy lub toksyczny w zależności od dawki (działanie terapeutyczne a działanie toksyczne).

Używanie trucizn w celach niegodnych spowszedniało, a w średniowieczu rozwinięte niemal do kultu.

W XIV- XV wieku badano trucizny i ich wpływ, alby znaleźć produkt lub jego formę dającą maksymalnie silny efekt.

Wiedziano, że mieszanka znanych trucizn może dać produkt o większej sile działania.

Pierre le Bon z Ferrary opisał jak mikstura z akonitu, miedzi i jadu ropuchy będzie wywierała pożądany, silniejszy efekt na ofiarę.

Ród Borgiów - najgłośniejsi „alchemicy” włoscy owego okresu, przybyli z Hiszpanii około roku 1455. Rodrigo Borgia otruł 5 ze swoich dzieci z nieprawego łoża z kochanką Vanozza de Cattanei. Jego potomek Cesare Borgia i córka Lukrecja Borgia byli jeszcze gorszymi tucielami niż ojciec.

Z początkiem XVI wieku utworzył się zespół alchemików znany jako Rada Dziewięciu - za odpowiednią kwotę planowali, uchwalali i usuwali każdą wskazaną osobę.

1589 r - Giovanni Battista Porta napisał książkę „Neopoliani Magioe Naturalis” - sztuka otruwania winem

Toffana (XVII w) znana trucicielka. Stworzyła tzw Aqua Toffana - „woda kolońska” dawana we flakonikach dla kobiet by służyć ich cerze. Składnikiem czynnym był arszenik.

Powstał gang kobiet spotykających się u czarownicy Hieronimy Spara.

1572 r - działa we Francji (Paryżu) około 30 tys. czarnoksiężników a praktyka otruwania przerodziła się w epidemię.

Mówiono, że Henryk IV jadał tylko jaja, które sam ugotował i pił tylko wodę, którą sam wydobywał ze studni.

Ramazzini - lekarz włoski, opublikował w 1713 roku książkę „Choroby robotników” (medycyna pracy - toksykologia miejsca pracy).

1662r - Ludwik XIV ogranicza dostępność do trucizn - wydaje dekret zabraniający aptekarzom sprzedawanie arszeniku, sublimatu czy innych trucizn osobom, których nie znają oraz nakłada prowadzenie imiennego rejestru z wpisami, dlaczego klient potrzebuje danej substancji, Król powołuje także „Chaber Ardente” - zespół do badania przypadków otruć.

POLSKA

Jan Szaster (1741-1793) - pierwszy w Polsce profesor farmacji i materii medycznej. Wykładał „o skutkach powietrza otaczającego ciało ludzkie”.

Mateusz J.B. Orfila (1787-1853) z pochodzenia Hiszpan, pracował w Paryżu jako lekarz. Określił toksykologię jako samodzielną dyscyplinę naukową. Opracował sposoby wykrywania trucizn w medycynie sądowej. Rozpoczął badania nad mechanizmami działania trucizn.

Jan Ludwik Casper (1796-1864)- jemu i Orfili przypisuje się priorytet w narodzinach współczesnej toksykologii.

W okresie wiktoriańskim w Anglii postęp w toksykologii.

Próba Marsha - wykrywanie arsenu opracowane przez Marsha w 1836 roku, metodę tą w 5 lat później udoskonalił Riensch (1841r).

Arszenik: naturalnie występuje w 3 postaciach: szary As₂O₃, czerwony reglar As₂S₂ i żółty oprimenten As₂S₃.

Biały arszenik ogrzewając reglar otrzymał jako pierwszy w VIII wieku arabski alchemik Jabir ibn Hayyan. Biały arszenik jest niemal bez zapachu czy smaku co czyni go niewykrywalnym dla ofiary.

Utlenianie: Zn Zn2++2e

Redukcja: As₂S₃ + 12e + 6H⁺ = 2As^3- + 3H₂O

As₂S₃ + 6Zn⁺+ 6H⁺ = 2As^3- + 6Zn²⁺+3H₂O

W środowisku kwaśnym As^3- tworzy arsenowodór AsH₃. Zatem dodawanie kwasu siarkowego (6H₂SO₄) daje:

As₂S₃ + 6Zn⁺+ 6H⁺+ 6H₂SO₄ = 2As^3- + 6Zn²⁺+ 6H₂SO₄ + 3H₂O

Dalej As³⁺ reaguje z H⁺ (in statu nascendi) tworząc arsenowodór:

As₂S₃ + 6Zn⁺+ 6H⁺+ 6H₂SO₄ = 2AsH₃ + 6ZnSO₄+ 6H⁺ + 3H₂O

lub poprzez wyparcie podobnych jonów:

As₂S₃ + 6Zn⁺+ 6H₂SO₄ = 2AsH₃ + 6ZnSO₄+ 3H₂O

AsH₃ ma woń czosnku - cecha charakterystyczna.

• lotny arsenowodór spala się - powstaje na płytce porcelanowej wprowadzonej do płomienia plama metaliczna rozpuszczalna w wodzie Labarraque'a - roztwór NaOCl zawierający NaCl - odróżnienie od antymonu który się w niej nie rozpuszcza.

• Pozwala wykryć 10^-4 mg arsenu

1775 r - Carl Wilhelm Scheele

As₂O₃ + 6Zn⁺ + 12HNO₃ = 2AsH₃ + 6Zn(NO₃)₂ + 3H₂O

1787r - Johan Metzger odkrył, że arszenik ogrzewany w obecności węgla drzewnego tworzy na cząsteczkach węgla błyszczący czarny proszek (lustro arsenowe). Jest to wynik redukcji As₂O₃ przez węgiel.

2 As₂O₃ + 3C = 3CO₂ + 4As

1806 r - Vatentine Rose (zastosowanie testu K₂CO₃, CO/ arsen (III) i test Metzgera). Żołądek (treść żołądkowa?) potraktowany węglanem potasowym, tlenkiem węgla i kwasem azotowym doprowadza do przeprowadzenia związku arsenu w arszenik, który można wykryć tekstem Metzgera. Warunek konieczny do zaistnienia tej reakcji jest obecność cynku wolnego od związków arsenu.

Najpopularniejszy test wprowadził Samuel Hahnemann, który jest używany do dnia dzisiejszego. H₂S, HCl - jeśli jest arszenik to powstaje żółty osad trisiarczku arsenu As₂S₃.

Próba Gutzeita (Henrich Gutzeit 1845-1888)

• AsH3 reaguje ze stałym azotanem srebra barwiąc go na żółto a po zwilżeniu wodą plama czernieje. Aparat Gutzeita (bibuła nasączona roztworem azotanu srebra - wysuszona, żółta plama nieznikająca pod działaniem par amoniaku - odróżnienie od siarkowodoru, który zanika.

Wiek XX

Masowe zatrucia - narażenia:

• nowe okoliczności

• przemysł

• rolnictwo

• petrochemia

• broń chemiczna (bojowe środki chemiczne)

• farmakologia

• w niektórych dziedzinach zaczęto stosować trucizny (chemikalia) bez znajomości ich możliwego wpływu na organizmy żywe

Inne problemy:

• chroniczne nadużywanie alkoholu - poznano skutki czyli marskość wątroby, nerkoza wątroby

• katastrofy farmakologiczne (np. thalidomid)

• nadużywanie leków (zatrucia przypadkowe lub samobójcze paracetamolem)

• narkomania

• a także stare, klasyczne trucizny:

• Arszenik - płyn (roztwór) Fowlera zawierający 1% arsenianu potasu od XVIII aż do połowy XX był stosowany na astmę.

• Cyjanek - gorzkie migdały, pestki brzoskwiń, liście wiśni laurowej oraz maniok (tapioka) - Manihat esculcuta - czyli tzn ziemniak tropiku. Odmiana słodka (zawierająca do 20 mg HCN/kg) i gorzka (do 1g HCN/kg). Korzenie kłączopodobne bogate w skrobię.

Tabela. Stężenie HCN w powietrzu a wpływ

Stężenie w mg/m^3 czyli LC50- stężenie śmiertelne	Wpływ na organizm
300	Natychmiastowa śmierć
200	Śmierć po 10 minutach
150	Śmierć po 30 minutach
120-150	Bardzo szkodliwy (śmiertelny) po 30-60 minutach
50-60	Znośny , przez 20-60 minut bez wpływu
20-40	Słabe objawy po kilkugodzinnym narażeniu

do XVIII wieku nie wiedziano, że cyjanek jest odpowiedzialny za toksyczność tych produktów. Pierwszy opis zatrucia cyjankiem wyciśniętym z gorzkich migdałów pochodzi z 1679 roku, a wodą z liści wiśni laurowej z 1731r.

Szwedzki chemik Scheele wyizolował HCN z barwnika błękit pruski w 1782r.

1802r - Schrader zademonstrował, że cyjanek można wyizolować z gorzkich migdałów

Cyjanek jest trucizną występującą w trzech postaciach (formach):

1. forma kwasowa w postaci cyjanowodoru (kwas pruski)

2. sól sodowa

3. sól potasowa

Dawka toksyczna (śmiertelna) HCN wynosi 50mg, a soli sodowej i potasowej 375 mg.

Cyjanek jest silnym inhibitorem wielu enzymów, ale główny mechanizm działania toksycznego polega na inhibicji oksydazy cytochromowej C. Główną ofiarą cyjanku jest mózg.

• rycyna - polityczna trucizna XX wieku

zamach „parasolowy” na Georgi Makarowa, bułgarskiego antykomunistycznego dziennikarza radia BBC w Londynie. W 1978 roku ktoś ukuł go parasolką wprowadził mu implant z dawką rycyny.

---