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
