Toxikologie - 12 Prirodni toxiny

Přírodní toxiny
Toxikologie
Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.
Přírodní toxiny a jedy
= chemické látky biologického původu produkované
jednobuněčnými i mnohobuněčnými organismy ve
speciálních žlázách, tkáních, pletivech
účel: predace nebo obrana daného organismu
• specifické vlastnosti s výrazným dopadem na cílenou
část bioty
• zřídka chemická individua, směs látek
2
Přírodní toxiny a jedy
biotoxiny - alternativní výraz pro toxiny
přírodního původu
bakteriální,
mykotoxiny,
fytotoxiny,
zootoxiny
3
Bakteriální toxiny
stafylokokový enterotoxin
Staphylococus aureus - „zlatý stafylokok“ - známo 10
antigenně odlišných typů, jsou termostabilní, zdrojem
nákazy je člověk (nosič, 40 % lidí má v nosohltanu
stafylokoka)
toxicita inhalací po 3-12 hodinách vzestup teploty, třesavka,
bolesti hlavy a ve svalech, dušnost, po požití bolesti
žaludku, nauzea, zvracení, průjem
 interaguje s imunitním systémem, vyvolává tvorbu
protilátek, většina pacientů se uzdraví do týdne
4
Bakteriální toxiny - klostridiové
botulotoxin - Clostridium botulinum - produkuje 7 různých neurotoxinů,
 spory mikroorganismů snesou i několikahodinový var,
 toxin je termolabilní
lidově klobásový jed, mikroorganismy se vyskytují běžně v trávicí soustavě zvířat, ryb a při
hnojení se dostávají do půdy, ve špatně sterilizovaných konzervách, po požití otrava
botulismus
toxicita: zabraňuje uvolňování acetylcholinu z nervových zakončení - inkubační doba
nejčastěji 18-36 hodin, nejdříve oční svalstvo - mydriáza (rozšíření zorniček),
nemožnost zaostření, světloplachost, závratě, svalová slabost, paralýza, nauzea,
zvracení, bolesti břicha, paralýza dýchacího nervstva a smrt, vědomí zůstává celou
dobu zachováno
 toxiny označované písmeny A- G produkují různé kmeny této bakterie, mechanismus
jejich účinku je však obdobný - botulotoxin typu A - nejsilnější známý bakteriální jed
pro člověka - odhadovaná LD50 1ng/kg
• pro farmaceutické využití v kosmetice pro odstraňování hlubokých vrásek - oslabuje
svalové napětí, vyrovná se povrch kůže
5
Bakteriální toxiny - klostridiové
tetanospasmin - Clostridium tetani
 termolabilní polypeptid,
 spory mikroorganismu přežívají v půdě měsíce a roky, usmrtí je až
4hodinový var nebo 15 minut autoklávování při teplotě 121 °C,
 přirozeně ve střevech domácích zvířat,
toxicita: díky očkování celé populace u nás pouze 1-2 případy ročně,
spora se dostane do rány, kde vyklíčí a produkuje toxin, který se
dostane nervy až k neuronům míchy, způsobuje neomezenou trvalou
kontrakci,
projevy: pocení, změny srdečního rytmu, inkubační doba 1-3 týdny
6
Bakteriální toxiny - shigatoxiny
shigatoxin – LD50 = 2∙10-6 mg/kg pro myš
• prudký bakteriální jed produkovaný bakterií Shiggela dysenteriae
• bakteriální protein; působení na cévní systém, dysenterie (úplavice)
• zdroj infekce – biologicky znečištěná voda (průsaky fekálií), špatně tepelně
zpracované potraviny živočišného původu, nepasterizované mléčné
výrobky
• jedy jsou cytotoxické
dvojí typ postižení:
• hemoragická kolitida - vodnaté průjmy, křeče, krev ve stolici (bez horečky)
• hemolyticko-uremický syndrom (HUS) - vodnaté průjmy, bolest břicha,
zvracení, akutní selhání ledvin
7
Houbové toxiny a jedy
houby se dělí na
vláknité - produkují mykotoxiny,
houby tvořící plodnici tvoří houbové jedy
8
Vláknité houby
námelové alkaloidy - paličkovice nachová Claviceps purpurea tvoří klidové
stadium sklerocium (námel), parazituje na divokých i kulturních
travinách včetně obilovin, otrava se projevuje při obsahu větším než
2%,
 obsahuje skupinu vysoce toxických alkaloidů (př. derivátů kyseliny
lysergové)
 otrava ergotismus
 konvulzivní projev - křečový syndrom, průjmy,
http://www.guh.cz/
 gangrenózní projev - svalové bolesti, střídavé pocity chladu a tepla, při
těžkém průběhu nekróza, gangréna až ztráta končetiny
9
http://cs.wikipedia.org/wiki/
Vláknité houby
aflatoxiny - produkovány kmeny Aspergillus flavus (4 látky
– B1, B2, G1, G2)
• chemicky jsou stabilní, rozklad až při teplotách nad
250°C,
• nejtoxičtější aflatoxin B1 - silně hepatotoxický
s karcinogenním účinkem, silný mutagen, akutní toxicita
LD50 0,4-18 mg/kg podle druhu organismu,
• za 3-6 hodin nekróza hepatocytů, poškození srážlivosti
krve
10
Houby s plodnicí
muchomůrka červená - Amanita muscaria - účinná kyselina ibotenová
a muskarin
• malá dávka nebo počáteční účinky větší dávky fyzicky stimulují a
vyvolávají touhu po pohybu,
• muchomůrkoví mužíčci, vidiny ustoupí, upadne do hlubokého
spánku a probudí se s kocovinou,
muchomůrka zelená - Amanita phalloides - falotoxiny a amatoxiny faloidin a amanitin
• účinek na trávicí soustavu, poškození buněčných membrán, únik Ca
a K,
• otrava po 12-24 hodinách krvavé průjmy, zvracení, křeče břicha, 3-5
dní selhání jater, ledvin, slinivky, CNS a smrt
11
Houby s plodnicí
rod lysohlávka Psilocybe
psilocin a psilocybin
• 4 mg do 30 minut změny psychického stavu, vyšší dávky
prohlubují efekty (zkreslení prostoru, času, změny vědomí,
halucinace, iluze)
• strukturně podobné serotoninu a dopaminu - na mozek
halucinogenní
• u nás Lysohlávka kopinatá a česká, jinak známo asi 50 druhů
• vyvolává psychickou závislost
12
Sinice
cyanobakterie - fotosyntetizující gramnegativní eubakterie o velikosti buněk
většinou 1-10 mm
 významný podíl na vytvoření kyslíkaté atmosféry na Zemi
produkují metabolity sekundárního metabolismu – toxiny:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
neurotoxiny,
paralytické toxiny
hepatotoxiny
Tumor Promoting Factors (tyto stimulují 2. a 3. fázi kancerogeneze)
cytotoxiny
prymneotoxiny
embryotoxiny
dermatotoxiny
genotoxiny a mutageny
imunotoxiny a imunomodulátory
řasy a sinice jako alergeny
13
www.sinice.cz
14
Sinice
Saxitoxin - hlavní toxická látka řas a sinic a vodních organismů- toxicitu
získávají druhotně, tj. konzumací toxických řas a sinic, pro tyto
organismy není saxitoxin jed, ale jejich svalovina se stává toxickou pro
následné konzumenty,
např. mořští plži, ústřice, slávky, obrněnky
• purinový derivát (alkaloid), nervově paralytický jed, řazen mezi
supertoxiny
- schopen selektivně blokovat funkci sodíkových kanálků v buněčných
membránách vzrušivých tkání – poruchy nervosvalové dráždivosti
Intoxikace konzumací kontaminované stravy, polknutím či
nadechnutím vody při koupání v eutrofických vodách
15
Rostlinné toxiny a jedy
• sekundární metabolity - množství organických látek
vykazujících významnou biologickou aktivitu včetně toxicity
• význam jako léčiva nebo jedy (většinou v závislosti na
přijaté dávce)
• většinou typické pro taxonomickou jednotku familia (čeleď)
chemicky –většinou glykosidy nebo alkaloidy, četné (zvláště
kulturní) rostliny bývají kyanogenní
16
Rostlinné toxiny a jedy
možný zdroj informací:
Vyhláška č. 343/2003 Sb., kterou se vydává seznam rostlin
využívaných pro farmaceutické a terapeutické účely
př. Aconitum sp. oměj;
Atropa sp. rulík;
Convallaria majalis konvalinka vonná;
Datura durman;
http://www.e-zahrady.cz/
Euphorbia pryšec;
Mandragora mandragora
17
Rostlinné toxiny a jedy
čeleď Solanacea - lilkovité - zahrnuje přes 3000 druhů a
patří tak k největším rostlinným čeledím (př. blín černý,
rulík zlomocný, durman...)
 obsahují tropanové alkaloidy - obecně způsobují
touhu a snahu po rychlém neomezeném pohybu a
vznik smyslových halucinací, jsou vysoce toxické
 králíci, ptáci a plži odolní, ale jejich maso je jedovaté
18
Rostlinné toxiny a jedy
atropin - dráždí CNS, vyvolává silné vzrušení a přechodně psychické
změny, tlumí sekreci žláz (suchost kůže a v ústech), uvolňuje hladké
svalstvo, tachykardie (zrychlení srdeční činnosti) a mydriáza (rozšíření
zorniček), tendence k agresi
• dávka více než 50 mg u dospělého člověka koma a zástava dechu,
kritické stavy už od 1 mg u citlivých osob
• používá se jako protijed při otravách organofosfáty - nervově
paralytickými látkami
skopolamin - podobné účinky jako atropin ale toxická dávka asi 5× nižší,
ohrožuje dýchací centrum, někdy člověk reaguje psychickou tupostí a
spánkem, jiní jeví značnou sdílnost a pohotovost, chronicky:
nechutenství, slabost, hubnutí,
zajímavost: zasažený reaguje rychle na otázky bez kontroly své vůle,
jako sérum pravdy
19
Rostlinné toxiny a jedy
nikotin – tabák Nicotiana tabacum
• tekutý alkaloid, v rostlině vázán na kyselinu jablečnou a
citronovou, jeho množství v rostlině až 8 %, s kouřem se
vstřebává sliznicemi trávicího traktu a dýchacího prostupuje i placentou
kladně: odpočinek a komunikační prostředek
záporně: mitotický jed působící při dělení buněk, zvyšuje
dráždivost centrálního nervstva, 60 mg nikotinu spolehlivě
usmrcuje do 10 minut,
prudká otrava: bolesti hlavy, bledost, smrtelný pot, závrať,
nausea (nutkání ke zvracení), zvracení
20
Rostlinné toxiny a jedy
www.style.hnonline.sk
http://vitainfo.cz/
kofein - v lístcích čajovníku Thea sinensis, kávovníku Coffea arabica
• běžná látka, obsah: šálek kávy 90-150 mg, stejně šálek černého
čaje, zelený čaj 30-70 mg, Cola 0,3l: 30-45 mg, Semtex 0,3l: 50 mg
kladně: uvolňuje hladké svalstvo, stimuluje srdce a dýchací systém,
odstraňuje únavu, hlavně duševní, zbystřuje myšlení, nemění
osobnost a charakter
záporně: mitotický jed, větší dávky způsobují křeče, opouští tělo asi
po 5-6 hodinách,
při předávkování od 250 mg nervozita, vzrušení, srdeční arytmie,
roztěkanost, nespavost, hlášená smrtelná dávka 10 g
21
Rostlinné toxiny a jedy
strychnin - alkaloid v semenech kulčiby dávivé (stromy a keře v tropických
oblastech, v Indii 10m strom)
 dříve v humánní medicíně např. jako lék proti nechutenství, roborancia
na povzbuzení, při poruchách krevního oběhu, při křečích, antidotum
při otravách barbituráty)
• kurare - z kůry různých druhů kulčib (Brazílie, Kolumbie, Peru,
Venezuela...)
toxicita: dobře se vstřebává v trávicím systému a plicích,
 během minut neklid, svalová ztuhlost obličejových a šíjových svalů,
zvýšená citlivost na zrakové, sluchové a čichové podněty,
 potom záchvaty křečí = křečový jed, dráždí centra v prodloužené míše,
velké dávky pak ochrnutí CNS, vědomí zachováno až do konce,
 smrt zadušením, záchvaty křečí trvají 1-2 minuty, pak klid a malý
podnět vyvolá další silnější záchvat, smrtelná dávka pro člověka 5-10
mg, 10-30 minut smrt
22
Rostlinné toxiny a jedy
ricin - z rostliny skočec obecný
jednoletá bylina až 5 m u nás, v tropech 8 m vytrvalá dřevina
toxicita: v semenech 40-70 % oleje, asi 20 % bílkovin, mezi
nimi ricin, který se řadí mezi nejprudší rostlinné jedy,
 způsobuje aglutinaci (shlukování červených krvinek),
poškozuje játra, ledviny a slezinu,
 projevy pálení v ústech, zvracení, průjmy, zánět žaludku,
střevní koliky, bolesti hlavy, po 2 hodinách až 3 dnech zpočátku jako chřipka, smrt nečekaně po 5-8 dnech,
 smrtelná dávka pro dospělého člověka 15-20 semen, pro
dítě asi 5 semen
23
Rostlinné toxiny a jedy
kolchicin – ocún jesenní
všechny části obsahují jedovaté alkaloidy (asi 20)
mitotický jed – tlumí metafázi dělení buněk
hemolýza, srdeční selhání, paralýza, průjem,
smrtelná dávka 8 mg
u myší křečků, králíků teratogenní, přechází i do
mléka býložravců
lék proti dně
24
Rostlinné toxiny a jedy
akonitin – oměj šalamounek, až 150 cm vysoká
http://www.havlis.cz
bylina, endemit ČR
otrava: po požití brnění v zadní části dutiny ústní,
mravenčení v prstech, uších zádech, následuje
celková anestézie (necitlivost), pocení, nauzea,
zvracení, průjem, poruchy srdeční činnosti,
svalová ochablost, úzkos, strach ze smrti,
 smrt zástavou dechu, smrtelná dávka 3-4 mg pro
člověka
25
Rostlinné toxiny a jedy
digitalin – náprstník červený Digitalis purpurea
- dvouletá prudce jedovatá rostlina z čeledi
jitrocelovité, až 150 cm
hlavně glykosidy (nalezeno okolo 100 látek),
po požití místně dráždění GIT, zpomalení
srdečního pulsu, poruchy vidění, hučení v
uších, bolesti hlavy, zástava srdce
smrtelná dávka požitím – 2 listy - hořké
http://www.studenyalipnice.cz
26
Rostlinné toxiny a jedy
oleandr obecný Nerium oleander
http://www.rostliny.net
 prudce jedovatý – celá rostlina obsahuje např.
glykosidy oleandrin, neurin – uvolňuje srdeční
svalovinu, močopudné účinky, zvracení, závratě,
arytmie, křeče, horečky, až smrt
 jedovatý i med včel
 při poranění rostliny šťáva na pokožce záněty
 v minulosti jako jed na krysy a potkany
27
Rostlinné toxiny a jedy
koniin – bolehlav plamatý Conium maculatum
vstřebává se GIT, i přes pokožku, otrava i
intenzivním voněním
blokuje signály prodloužené míchy, obrna
kosterního svalstva, zástava dechu, za jasného
vědomí smrt – poprava Sokratova
28
Rostlinné toxiny a jedy
kyanogenní glykosidy - rostlinné sekundární metabolity, které
uvolňují prostřednictvím glykosidáz (hydrolytických enzymů)
toxický kyanovodík, kromě toho i benzaldehyd, aceton, 2-butanon
atd.
• široce rozšířeny v cévnatých rostlinách, uváděno až 1000
kyanogenních druhů, rostliny nebývají kyanogenní celé, pouze části
• např. obilí, mango, kasava, burské oříšky…
perorální příjem kyanogenní rostlinné stravy nemusí vést k výrazné
intoxikaci - nebezpečnou koncentraci 0.5-3.5mg HCN/kg lze
dosáhnout pouze masivní konzumací specifických rostlin a
kyanogenní glykosid musí být v trávícím ústrojí dostatečně
hydrolyzován
29
Rostlinné toxiny a jedy
Mezi kulturními rostlinami je kyanogeneze zastoupena velmi často
• z 318 jedlých rostlin – 68 rostlin kyanogeních
• z 24 hlavních polních plodin – 24 kyanogeních
• pravděpodobnost, že naši předkové dávali přednost rostlinám
výživným, chutným, ale i těm, které byly díky kyanogenezi odolnější
vůči živočichům, houbám atd.
• tvorba HCN – důvodem ochrana rostliny před predátory
• potřebné glykosidázy k štěpení kyanogenních glykosidů uvolňovány
rostlinou při mechanickém poškození (okus rostliny živočichem)
• poskytované mikroflórou v zažívacím traktu býložravců
30
Rostlinné toxiny a jedy
kasavismus – spastická paraparéza (částečné ochrnutí způsobené křečovými
kontrakcemi svalů
• vyvolán konzumací nedostatečně upraveného manioku (kasavy)
• výskyt u chudých Afričanů, pro které je maniok základní výživou – kasava je
navíc chudá na bílkoviny a tedy i na potřebné sirné aminokyseliny
• akutní forma otravy – bolest břicha, poškození ledvin, kolaps srdce a
dýchání
• chronická forma otravy – poškození sliznic a kůže, míchy, periferních nervů
- lidský organismus má mechanismus k rychlé detoxikaci kyanidů na
thiokyanáty (pomocí iontů síry ze sirných aminokyselin)
31
Živočišné toxiny a jedy
 chycení a trávení potravy
 obrana proti agresorům
otravy způsobené jedy živočichů v našich podmínkách nejsou tak časté - většinou hadi
(zmije ve volné přírodě), včely, vosy, čmeláci, mravenci, popřípadě bodavý hmyz,
nevylučují se otravy některými obojživelníky jako jsou ropuchy, mloci nebo čolci.
 Prvoci - protozoa
 Láčkovci - coelenterata
 Ostnokožci - echinodermata
 Měkkýši - mollusca
 Blanokřídlý hmyz - hymenoptera
 Škorpióni - scorpionidea
 Pavouci - araneidea
 Ryby - osteichtyes
 Obojživelníci - amphibia
 Hadi - ophidia
32
Živočišné toxiny a jedy
jedy blanokřídlého hmyzu (hymenoptera)
nejčastějšími jedovatými živočichy včely (čeleď Apoidea),
vosy (Vespidea) a sršni (Vespa)…
včelí jed - základní součásti je melittin, skládající se z 26
aminokyselin; porušuje strukturu membrán, rozrušením
žírných buněk uvolňuje histamin, z destiček serotonin,
způsobuje hemolýzu (dříve se označoval jako hemolysin),
tento polypeptid navozuje typickou zánětlivou reakci
33
Živočišné toxiny a jedy
jedy škorpionů (scorpionidea)
http://commons.wikimedia.org/
- jed obsahuje peptidy převážně s neurotoxickým
účinkem, dalšími složkami jsou: fosfolipáza A,
hyaluronidáza, acetylcholinesteráza, aminokyseliny,
histamin, serotonin, koaguláza, antikoaguláza, proteázy
a další
- lokální a celkové příznaky bodnutí štírem mohou být
nevýrazné anebo naopak velmi silné - rozvoj intoxikace
nastoupí do 5 – 30 minut.
34
Živočišné toxiny a jedy
jedy ryb (osteichthyes)
tetrodotoxin je termostabilni neurotoxin nebílkovinné povahy,
produkován některými obrněnkami, které jsou potravou ryb
- koncentruje se v ovariích, méně v ledvinách a střevech
východoasijské ryby Fugu (tetrodon, "pufferfish")
- LD50 po i.p. podání myši se pohybuje kolem 10 mg/kg mortalita při
intoxikacích touto rybou dosahuje 60 %
 ztráta citlivosti na rtech, jazyku, zvracení, slabost - nastupují
poměrně rychle, za 5 - 30 minut po požití závadného masa, blokáda
vazomotorických nervů společně s paralýzou hladké svaloviny cév se
projevuje hypotenzí
 smrt nastává v důsledku paralýzy respiračních svalů
!Specifická terapie neexistuje!
35
Živočišné toxiny a jedy
jedy obojživelníků (amphibia)
 žáby čeledi Ropuchovitých (Bufonidae):
ropucha obecná (Bufo bufo), ropucha zelená (Bufo viridis), ropucha
krátkonohá (Bufo calamita)
 toxiny bufotoxiny a bufogeniny - zvýšení krevního tlaku, bufotenin
vyvolává poruchy koordinace jako je pohyb v kruhu, ataxie, závratě;
 jihoamerická žába Phyllobates aurotenia, jejíž kožní žlázy obsahují
steroidní alkaloid batrachotoxin - letální dávka po s.c. aplikaci u myší se
pohybuje kolem 100 ng, letální dávka pro člověka se odhaduje na méně
než 200 mg – neurotoxin, účinky na srdce (arytmie až srdeční zástava)
36
Živočišné toxiny a jedy
jedy hadů (ophidia)
 z více než 3500 druhů hadů je přibližně 375
považováno za nebezpečné pro člověka
 jedovatí hadi jsou rozšířeni po celém světě, avšak
existují i oblasti - především ostrovy, kde se vůbec
nevyskytují (Irsko, Nový Zéland, Madagaskar)
• neurotoxiny
• kardiotoxiny
• vasoaktivní -cirkulační toxiny
• hemolysiny
• složky ovlivňující srážení krve
37
Živočišné toxiny a jedy
 čeleď Colubridae (kobry, mamby) - paralýza končetin,
laryngu, dýchacích svalů (podobná jako po podání dtubokurarinu), která může bez včasného ošetření končit
smrtí vědomí bývá i v terminálním stadiu zachované
 čeleď Crotalidae (chřestýši) - výrazná lokální reakce s
těžkými hemoragiemi až nekrózami (dochází až k
obnažení dlouhých kostí na končetinách
 čeleď Viperidae (zmijovití) - pouze k lokálním reakci,
tlaková bolest, otok (způsoben paralýzou lymfatyckých
cév), při větší reakci může nastat bolest regionálních
mízních uzlin
38