Studijní texty Fakulty vojenského zdravotnictví Univerzity obrany v Hradci Králové. mjr. doc. RNDr. Miroslav Pohanka, Ph.D. Přehled toxikologie

Transkript

1 Studijní texty Fakulty vojenského zdravotnictví Univerzity obrany v Hradci Králové mjr. doc. RNDr. Miroslav Pohanka, Ph.D. Přehled toxikologie Svazek

2 Autor: mjr. doc. RNDr. Miroslav Pohanka, Ph.D. Centrum pokročilých studií Univerzita obrany, Fakulta vojenského zdravotnictví, Hradec Králové Recenze: doc. Mgr. Jindřich Kynický, Ph.D., PharmDr. Ondřej Holas, Ph.D. Miroslav Pohanka, 2013 ISBN

3 Obsah: 1. Úvod Vymezení toxikologie Absorpce a distribuce Metabolizmus a exkrece Odezva organizmu na jedovatou látku Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Toxikologie pesticidů Toxikologie alkoholů Spaliny Otravné látky Slovo na závěr a doporučená literatura Seznam obrázků a tabulek... 55

4

5 Úvod 1. Úvod Toxikologie je interdisciplinární vědní obor, k jehož pochopení jsou nezbytné znalosti biologie a chemie. Pro studenty zdravotnických oborů je pak nutné ke snadné orientaci v oboru pochopit široké spektrum informací počínající chemickými reakcemi a končící fyziologickými pochody v lidském těle. Motivem k sepsání tohoto učebního textu bylo usnadnit studentům bakalářských zdravovědných oborů studium a poskytnout ucelený pohled na toxikologii. Není cílem nahrazovat zavedené monografie a skripta zmíněné v seznamu doporučené literatury. Naopak. Tento učební text umožní studentům snazší proniknutí do problematiky a hlubších souvislostí, pokud by bylo vyžadováno. Učební text je rovněž vhodnou pomůckou i pro studenty vyšších stupňů vzdělání, pro které nebude vytěžujícím zdroje, zato však přehledným zdrojem informací a toxikologické terminologie. Při zpracování učebního textu jsem dával důraz na to, aby byly informace poskytnuty přehledně a byly srozumitelné pro studenty pocházející z rozdílných směrů předchozího sekundárního vzdělání. Při sepisování jsem kladl důraz na aktuálnost a význam s ohledem na studijní zaměření čtenářů. Některá problematika pak byla akcentována, neboť její znalost se očekává od vysokoškolsky vzdělaného odborníka, byť se jedná o záležitost spíše historickou (např. záležitosti tykající se DDT). Přehled toxikologie 5

6 Vymezení toxikologie 2. Vymezení toxikologie Jak již bylo řečeno v úvodní části, toxikologie je interdisciplinární vědní obor. Ve své podstatě se zabývá působením chemických látek na živý organizmus (a to nejen člověka, ale i ostatních živočichů) a to z hlediska hledání symptomů a mechanizmů toxicity. Dále pak je náplní i léčba v případě otrav, diagnostika a stanovení toxických látek. Bylo by těžké jmenovat všechny obory lidské činnosti hrající významnou roli v toxikologii. Můžeme tvrdit, že toxikologie spojuje znalosti medicíny, biologie, fyziologie, patofyziologie, biochemie, chemie a farmakologie. Výčet však není vytěžující a i další obory, např. právo a filozofické řešení etických otázek tvoří nedílnou součást dnešní toxikologie. I když o toxikologii jako vědním oboru můžeme mluvit až od 19 století, poznání jedů a jedovatých sloučenin je mnohem starší. Svědčí o tom i název toxikologie. Jde vlastně o sousloví řeckého toxikon šípový jed a logos věda. Dnes se již asi nedozvíme, kdy se naši předci naučili využívat přírodní toxiny k lovu či boji. Dobře zdokumentovanou událostí je poprava řeckého filozofa Sokrata, který byl v roce 399 př. n. l. odsouzen k trestu smrti za kritiku Athénského státu. Sokrates byl přinucen vypít výtažek z bolehlavu plamatého. Ze starých zpráv můžeme usoudit, že užití jedů pro tyto účely nebylo žádnou novinkou, ale naopak dobře známou záležitostí. Travičství bylo dostupným a z literatury známým prostředkem likvidace politických protivníků v Římské říši i Byzanci. Je rovněž doloženo, že první panovník Maurjovské říše (3 stolení před naším letopočtem, dnešní Indie), Čandragupta Maurja, měl na svém dvoře ochutnávače jídel a lze tedy dovozovat, že nebezpečí otrávení hrozilo i jemu. Na znalosti antické kultury navázal arabský učenec Ibn Wahshiyya žijící na území dnešního Iráku v 9 10 století a který shrnul tehdejší znalosti v Knize jedů. Travičství popisuje i Shakespearova hra Hamlet, která byla inspirována událostmi zmíněnými v dánských kronikách Gesta Danorum sepsaných letopiscem Saxo Grammaticusem na přelomu 12 a 13 století. Za zakladatele dnešní toxikologie je označován Mathieu Orfila. V roce 1813 vydává svoji knihu Toxicologie générale. Sám se věnoval chemismu arsenu a podílel se i na vyšetřování případu Marie LaFarge (rok 1840) podezřelé z vraždy manžela arsenem. Od devatenáctého století dochází k značnému urychlení lidského poznání. Mimo jiné jsou objevovány nové účinné pesticidy a je zaváděna jejich průmyslová výroba. Smutnou kapitolou lidských dějin je použití jedů pro válečné účely ve formě chemických zbraní, jak k tomu došlo například na bojištích 1. světové války, v průběhu války Iráku s Iránem a nasazením Iráku proti Kurdským povstalcům. Zneužití sarinu sektou Aum Shinrikyo (někdy Přehled toxikologie 6

7 Vymezení toxikologie psáno i foneticky Óm Šinrikjó) v japonském Matsumo a Tokiu pak přitáhne pozornost veřejnosti k tzv. chemickému terorizmu. Diskutuje se i zneužití sarinu v Syrské občanské válce dne I když v době vydání skript celý incident není uzavřený, událost ukazuje na aktuálnost problematiky. S rozvojem chemického průmyslu roste i riziko havárií. Od začátku doby průmyslové revoluce došlo k řadě takových havárií. Tento problém můžeme ilustrovat tragédií, která se udála v indickém Bhopalu v roce Továrna na výrobu pesticidu karbarylu neměla vhodným způsobem skladovaný intermediát methylisokyanát. Po deštích došlo k vniknutí vody do zásobních cisteren provázené exotermní reakcí. Následoval výbuch, při kterém oblak methylisokyanátu (cca 30 tun) dopadl na město Bhopal s 800 tis. obyvatel. Je odhadováno, že otráveno bylo až 150 tis. lidí. Z tohoto počtu bylo 60 tis. otrav vážných a téměř 3 tis. úmrtí. Popis všech významných událostí, kdy hrály jedy výraznou roli, přesahuje možnosti tohoto textu. Zde a v tabulce 1 jsou uvedeny události nastiňující postupný rozvoj znalostí o jedech a praktický dopad toxikologie na lidskou civilizaci. Přehled toxikologie 7

8 Vymezení toxikologie Rok Událost Popis 399 před naším poprava Sokrata donucen vypít výtažek bolehlavu plamatého letopočtem 9 10 století Kniha jedů učenec Ibn Wahshiyya shrnuje tehdejší poznání v oblasti jedů 1813 kniha Toxicologie générale Mathieu Orfila ve své knize shrnuje znalosti v oboru toxikologie 1915 použití chloru pro válečné účely německá armáda vypouští chlor z tlakových lahví v průběhu bitvy u města Ypres 1917 použití yperitu pro válečné účely německá armáda nasazuje zpuchýřující látku jako bojový prostředek při bojích u města Ypres, látka posléze získává podle místa použití název yperit válka Iráku s Iránem Irák nasazuje nervově paralytické a zpuchýřující látky proti Iráncům a i proti civilnímu obyvatelstvu v Irácké Halabže (1988) 1984 průmyslová havárie v indickém Bhopalu neštěstí, při němž se uvolnil jedovatý methylisokyanát a otrávil více než 10 % obyvatel města s 800 tis. obyvateli 1994 a 1995 chemický terorizmus sekta Aum Shinrikyo (též Óm Šinrikjó) používá sarin v japonském Matsumoto a o rok později i tokijském metru 2013 občanská válka v Sýrii nasazení sarinu v průběhu občanské války Tabulka 1: Přehled některých událostí, které ovlivnily toxikologii V předchozím historickém přehledu není záměrně zmíněno jméno švýcarského alchymisty známého jako Paracelsus, vlastním jménem Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim ( ). Ten uvedl jednu pěknou myšlenku ilustrující roli toxikologie v lidském životě: všechny látky jsou jedy a závisí pouze na dávce, kdy látka přestává být jedem a stává se léčivem. Větu můžeme přeformulovat do zkráceného: pouze dávka dělá otravu. Tímto tvrzením poukazujeme na fakt, že každá látka, byť i tělu vlastní (např. chlorid sodný kuchyňská sůl, destilovaná voda aj.), může být nebezpečná, pokud je do organizmu podávána v nadměrném množství. Skrz tento úhel pohledu je třeba nazírat na celou toxikologii. Přehled toxikologie 8

9 Vymezení toxikologie Dříve, než se pustíme do dalšího textu, si definujeme základní terminologii v toxikologii. Další, méně běžné, termíny budou zmiňovány v textu průběžně. Jed, jedovatá látka je látka schopná narušit homeostázu organizmu, ovlivnit negativním způsobem pochody v organizmu. Ve svém důsledku vede působení jedu k poškození zdraví případně i k smrti. Jedy můžeme rozdělit na toxiny a xenobiotika. Zatímco jako toxiny se obvykle označují jedovaté látky produkované živými organizmy, xenobiotika nemají biologický původ. Za synonymum k jedu můžeme považovat termín noxa (škodlivina). Expozice vystavení se působní jedovaté látky. U expozice můžeme hodnotit zdravotní riziko, pro organizmus tj. pravděpodobnost s jakou se projeví otrava. Expozici můžeme rozdělit do následujících skupin: úmyslná (sebepoškozování, toxikománie aj.), pracovní (pracovníci chemických provozů, pracovníci aplikující pesticidy aj.), enviromentální (ohroženo obyvatelstvo v kontaminovaných oblastech), a náhodná (záměna léků, špatná manipulace s volně prodejnými pesticidy, záměna hub, spalování plastů aj.). Otrava termín otrava úzce souvisí s termínem jed. Je to patologický proces vyvolaný působením jedu v organizmu. Synonymem k otravě je termín intoxikace. V některých literárních zdrojích se však intoxikací rozumí jen otravy způsobení léky, alkoholem a drogami. Dlouhodobá expozice malým množstvím jedu je označována jako chronická otrava. Protikladem chronické otravy je otrava akutní. Toxikománie drogová a léková závislost. Při toxikománii se uplatňuje nejen psychická, ale i fyzická závislost. Jako toxikománii můžeme označit též závislost na alkoholu (alkoholismus) a nikotinu (kouření). Jedovaté látky mohou být potenciálně obsaženy v jakémkoliv materiálu. Kdybychom chtěli rozdělit materiál do skupin, můžeme použít následující zjednodušení: léčiva, potravní aditiva (např. potravní barviva, konzervanty aj.), průmyslové chemikálie, látky znečišťující životní prostředí (polutanty), přírodní toxiny (např. rostlinné jedy), a látky užívané v domácnostech (různé čistící a prací prostředky, tekuté náplně v automobilech aj.). Přehled toxikologie 9

10 Absorpce a distribuce 3. Absorpce a distribuce Osud jedu v organizmu je charakterizován čtyřmi fázemi: absorpcí, distribucí, metabolismem a exkrecí. Podle prvních písmen těchto fází je osud jedu v organizmu označován jako tzv. ADME. Následnost jednotlivých fází je patrná z obrázku 1. Vyplývá z něj, že na počátku je absorpce jedu následovaná jeho distribucí a exkrecí. Může se rovněž uplatnit metabolismus. Obrázek 1: Osud jedovaté látky v organizmu ADME Absorpce (vstup toxické látky do organizmu): při absorpci jedů se mohou uplatňovat všechny známé brány vstupu. Přenos kůží: Přenos kůží (transdermální) je běžný pro lipofilní látky. Hydrofilní látky prostupují mnohem méně, případně způsobují pouze povrchové dráždění či erozi kůže. Kůže nicméně představuje dobrou bariéru díky faktu, že její horní vrstva je tvořena mrtvými buňkami bez prokrvení. Gastrointestinální trakt: Jedovaté látky mohou vstupovat i gastrointestinálním traktem po jejich ingesci. V gastrointestinálním traktu se mimo lipofilní látky mohou vstřebávat i kyselé jedy (žaludek) a bazické jedy (střeva) dobře rozpustné ve vodě. Látky vstřebávané ve střevech se dostávají do organizmu přes vrátnicovou žílu a játra. Z toho důvodu jedy vstřebávané ve střevech přednostně poškozují právě játra. Plíce: Plíce jsou dobře prokrveny a snadný přenos jedovatých látek je umocněn i tím, že celková plocha alveol činí u dospělého jedince cca 70 m 2. Pokud jsou v okolním vzduchu přítomné jedovaté látky, může se jejich přenos do organizmu zvýšit i fyzickou zátěží. Minutový průchod vzduchu plícemi je u spícího jedince cca 6 l/min. Při námaze se pak Přehled toxikologie 10

11 Absorpce a distribuce průchod zvyšuje na l/min. V plicích nemusí docházet pouze k absorpci plynů, ale i k absorpci malých kapének (aerosoly). Injekční podání jedů: v některých případech může dojít i k cílenému podání jedovaté látky injekcí. Podle způsobu injekčního podání můžeme rozlišit např. na nitrožilní (intravenózní), podkožní (subkutánní), nitrosvalové (intramuskulární) a do dutiny břišní (intraperitoneální). Brána vstupu zásadním způsobem ovlivňuje celkový dopad jedu na organizmus. Velmi zjednodušeně můžeme říci, že nejnižší smrtné dávky (maximální projev toxicity) lze očekávat při intravenózním podání následovaném postupně absorpcí plícemi a gastrointestinálním traktem. Obvykle nejméně se jedovatost látek uplatňuje při přenosu kůží. Distribuce: fyzikálně chemické vlastnosti jsou hlavním předurčujícím parametrem distribuce jedů v organizmu. Zatímco látky lipofilní (rozpustné v tucích) snadno překonávají membrány, pronikají do buněk, přecházejí hematoencefalitickou bariérou do mozku i do dalších orgánů a mohou být deponovány v tukové tkáni, hydrofilní (ve vodě rozpustné) se snadno rozpustí v krvi, nicméně neprocházejí membránami a nejsou deponovány v tukové tkáni. To, jak bude chemická látka v organizmu distribuována, můžeme velmi snadno vyvodit z hodnoty jejího partičního (log P) respektive distribučního (log D) koeficientu. Tyto koeficienty se kalkulují tak, že je in vitro stanovena koncentrace testované látky (T) v soustavě dvou nemísitelných rozpouštědel. Obvykle se jedná o vodu (W) a oktanol (O). Pro známé látky jsou koeficienty tabelovány a informace jsou dohledatelné v odborné literatuře nebo výpočtových toxikologických programech. Partiční koeficient je zaveden pro látky, které nejsou ve vodném prostředí ionizovány, a počítá se dle následujícího vzorce: log P log( T o ) T w Přehled toxikologie 11

12 Absorpce a distribuce Distribuční koeficient je obdobou partičního koeficientu. Pro jeho výpočet je však třeba vzít do úvahy, že testovaná látka může být ve vodném prostředí jak v ionizované (i) tak i neionizované (n) formě. Ionizované látky jsou různé slabé kyseliny (například kyanovodík), soli (např. kyanid sodný), bazické sloučeniny (např. nikotin). Distribuční koeficient bude rozdílný pro různá ph vodného prostředí. Ve farmakologii a toxikologii je udáván pro fyziologické ph 7.4. Výpočtový vzorec je následující: log D log( T o i T T w n w ) Látky lipofilní mají hodnotu partičního resp. distribučního koeficientu vyšší (kladnou), látky hydrofilní pak nižší (zápornou). Očekávanou distribuci jedu či účinné látky léku v organizmu popisuje distribuční objem V D. Obdobně jako v případě partičního a distribučního koeficientu i distribuční objem je číslo, z jehož znalosti si můžeme učinit jednoduchý závěr o chování jedovaté látky v těle. Dle definice se jedná o hypotetický objem, ve kterém by se látka musela rozpustit, aby bylo dosaženo koncentrace ekvivalentní koncentraci v plazmě. Je to opět jedno konkrétní číslo, které můžeme pro fyziologické podmínky přiřadit k dané látce. Distribuční objem je kalkulován dle následujícího vzorce: m V D c Obvyklé vyjádření fyzikálního rozměru distribučního objemu je v litrech. Jedná se o podíl dávky v miligramech podané do organizmu (m) a nalezené koncentrace látky v plazmě udané v miligramech na litr (c). Zatímco distribuční a partiční koeficient zohledňují pouze fyzikálně chemické vlastnosti látky, distribuční objem je ovlivněn i jejími biologickými vlastnostmi. Látky hydrofilní mají nižší distribuční objem. Např. pro etanol je tabelován distribuční objem 30 l. Lipofilní látky mají distribuční objem až několik řádů vyšší než lipofilní. Zde je možné uvést lék amytriptylin, který má distribuční objem roven 1500 l. U těchto dvou látek budou hodnoty distribučního objemu poskytovat podobné závěry jako hodnoty partičního koeficientu. Distribuční objem však zohledňuje i to, zda se látka bude vázat na plazmatické bílkoviny (zejména albumin) a bude v krvi udržována její vysoká Přehled toxikologie 12

13 Absorpce a distribuce koncentrace právě ve vázané formě. Proto má např. ve vodě špatně rozpustný warfarin má oproti očekávání nízký distribuční objem: 8 l. Lipofilita některých jedů je důvodem, proč u nich může dojít k deponování a postupnému uvolňování po řadu let po otravě. Příkladem jsou těžké kovy nebo insekticid DDT, které jsou deponovány v tukové tkáni, kostech a jinde. Přehled toxikologie 13

14 Metabolizmus a exkrece 4. Metabolizmus a exkrece Metabolizmus a exkrece jedovaných látek je detoxifikační proces kterým se tělo brání před jejich patologickým působením. Metabolizmus: jedovaté látky mohou v těle procházet metabolickými přeměnami. Není to však pravidlem. Některé jedovaté látky jsou bezprostředně po své distribuci eliminovány, aniž by prošly metabolismem a i snadno metabolizovatelné jedy jsou minoritně eliminovány v nezměněné podobě. Není ojedinělé, že málo jedovaté látky mohou zvýšit svoji toxicitu díky metabolizmu a ten pak může hrát i negativní roli. Velmi zjednodušeně lze metabolizmus jedovatých látek shrnout následovně: metabolizmus jedovatých látek zkracuje jejich poločas v organizmu (usnadňuje eliminaci) a jeho velká část probíhá v játrech. Metabolizmus jedů má dvě fáze. Je třeba však zdůraznit, že některé látky mohou podstoupit pouze jednu z uvedených fází před tím, než jsou eliminovány. Metabolismus první fáze, nebo též funkcionalizace: jedná se o zavádění chemické funkční skupiny do molekuly jedovaté látky. Jako zástupce reakcí metabolizmu první fáze zmiňme oxidaci, redukci, hydrolýzu, hydrataci a dehalogenaci. Velmi významné jsou oxidační reakce, při nichž hraje důležitou roli v játrech lokalizovaný systém cytochromu P450. Jedná se o monooxygenasy (celkem známo přes různých izoenzymů) konvertující četné alifatické i aromatické sloučeniny. Pomocí cytochromu P450 je například odbouráván kofein, teobromin aj. V obrázku 2 je znázorněna oxidace benzenu cytochromem P450. Příkladem hydrolytické reakce je odbourávání kokainu plazmatickou butyrylcholinesterasou. Metabolismus druhé fáze, nebo též konjugace: konjugační rekce využívané organizmem při metabolismu jedů jsou založeny na zavádění neškodného rezidua, které urychlí eliminaci. Do metabolismu druhé fáze mohou vstupovat jedy, které mají připravené chemické funkční skupiny díky metabolizmu první fáze. Některé jedy však mají dostatek funkčních skupin, aby mohly vstupovat přímo do metabolismu druhé fáze. Do reakcí metabolismu druhé fáze náleží sulftace, konjugace s kyselinou glukuronovou, konjugace s glutathionem, acetylace, konjugace s aminokyselinami a jiné. Metabolismem druhé fáze prochází například fenol (viz obrázek 3). Fenol je jedovatá sloučenina snadno pronikající do organizmu. Zároveň vzniká v rámci metabolismu první fáze z benzenu. Přehled toxikologie 14

15 Metabolizmus a exkrece Při metabolismu druhé fáze je ve vodě špatně rozpustný fenol konjugován na dobře rozpustný fenylsulfát. Obrázek 2: Oxidace benzenu CYP2E1 izoenzymem cytochromu P450 na fenol Obrázek 3: Konjugace fenolu na fenylsulfát Přehled toxikologie 15

16 Metabolizmus a exkrece Exkrece: osud jedovaté látky v organizmu je završen její exkrecí (eliminací). Exkretována může být látka ve stavu, v jakém do organizmu vstoupila, nebo její metabolický produkt. Při exkreci mají zásadní roli ledviny a renální cesta vylučování (vylučování močí). Ovšem i další způsoby exkrece mohou hrát přinejmenším doplňkovou roli: respirace (vydechování těkavé látky), biliární exkrece (vylučování žlučí), exkrece perspirací (vylučování potem a samovolný přechod kůží), vylučování mlékem u kojících matek. Výše uvedené méně relevantní způsoby vylučování nemusí být příliš účinné pro ochranu organizmu, mohou ale posloužit pro diagnostiku přítomnosti jedovaté látky bez toho, aby byla odebírána krev. Příkladem je průkaz drog ve slinách či potu. Průchod jedovatých látek do mateřského mléka (velmi dobře známé pro alkohol, drogy, nikotin, plísňové toxiny aj.) je rizikem pro kojence. Účinnost renální exkrece můžeme hodnotit pomocí tzv. renální plazmatické clearance, zkráceně jen clearance. Zjednodušeně lze clearance definovat jako objem plazmy v ml zcela očištěný za jednotku času. Fyzikální rozměr clearance je udáván ml za minutu a lze ji vypočítat za využití následujícího vzorce: cm Q CL c p Kde CL je clearance (ml/min), c m koncentrace exkretované látky v moči, c p koncentrace exkretované látky v plazmě a q objem moče vyloučené za jednotku času (ml/min). Rychlost jakou organizmus odstraňuje jedovatou látku, můžeme usoudit ze stanovení jejího poločasu (T 1/2 ). V praxi to probíhá tak, že látka je podána v čase 0 a následně je odebírána krev ve stanovených intervalech a koncentrace látky je měřena vhodnou analytickou metodou. Je třeba dodat, že plazmatická koncentrace nabyde prakticky maximální koncentrace v plazmě v řádu několika desítek vteřin, jestliže je podána intravenózně. Při pronikání bariérami (kůže, gastrointestinální trakt) je maximální plazmatické koncentrace dosaženo v řádu desítek minut až hodin. Po dosažení maximální koncentrace již množství podané látky s časem klesá. Strmost poklesu je rozdílná, většinou se jedná o exponenciální pokles a na jeho strmosti se projeví, zda je látka pouze exkretována, nebo je současně i metabolizována či deponována do tukové tkáně. Poločas si můžeme definovat následovně: jedná se o čas, za který se koncentrace látky v plazmě sníží o polovinu. Zjednodušené grafické znázornění koncentrace látky v krvi (plazmě) pro intravenózní podání je patrné Přehled toxikologie 16

17 Metabolizmus a exkrece z obrázku 4. V obrázku je naznačen odečet poločasu zohledňující maximální krevní koncentraci. 8 maximum 6 c p (mg/l) 4 50 % 2 T 1/ hodiny Obrázek 4: Zjednodušené vyjádření plazmatické respektive krevní koncentrace jedovaté látky c p v čase, zároveň je naznačen odečet poločasu T 1/2 odpovídající v tomto případě 1 hodině. Tvar křivky odpovídá intravenóznímu podání. Přehled toxikologie 17

18 Odezva organizmu na jedovatou látku 5. Odezva organizmu na jedovatou látku Pokud se snažíme hodnotit odezvu organizmu na jedovatou látku, je třeba mít na paměti Paracelsův postulát Všechny látky jsou jedy a závisí pouze na dávce, kdy látka přestává být jedem a stává se léčivem. Podprahové dávky velmi jedovatých látek nemusí mít žádný nežádoucí účinek na organizmus. Oproti tomu i bezpečné látky, dodané ve velkém množství, mohou působit patologicky. Od dob Paracelsa učinilo lidské poznání přece jenom kus cesty a dnes víme, že existují karcinogeny, kde i velmi malá dávka a potenciálně i jedna molekula může způsobit, byť s malou pravděpodobností, rakovinu. Další výjimkou Paracelsova postulátu jsou látky snadno deponovatelné a perzistující. Například těžké kovy se mohou kumulovat v tukové tkáni po celý život a zhoršovat progresi některých infekčních onemocnění. Existují i ne všeobecně přijímané teorie, že za některé degenerativní onemocnění (Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba) mohou být zodpovědné v těle kumulované těžké kovy. Jed v organizmu může způsobit řadu nežádoucích procesů a jejich míra bude úměrná množství jedu. Nejmarkantnějším projevem dopadu jedu na organizmus je jeho smrt. K té však nemusí dojít okamžitě, ale až po delší prodlevě. Například rozvrat krvetvorby, imunitního systému nebo indukce rakovinného bujení má za následek úmrtí se značným odkladem trvajícím i několik let. Oproti tomu jedy působící na nervovou soustavu, jako jsou nervově paralytické látky, mohou způsobit život ohrožující stavy v řádu minut. Z důvodu výše uvedeného obsahuje vyjádření smrtných dávek pro některé jedy i časový údaj (viz dále). Ne každá otrava končí smrtí. Otrava může být manifestována různými neletálními nebo jen podmíněně letálními patologickými stavy (tremor, konvulze, poruchy chování aj.). Přehled toxikologie 18

19 Odezva organizmu na jedovatou látku 100 smrt v populaci (%) % LD jed (mg/kg) Obrázek 5: Zjednodušené vyjádření stanovení střední smrtné dávky (LD 50 ) pro jed; dávka jedu na ose x je ilustrativní. Při experimentu je skupina zvířat rozdělena na skupiny (v tomto případě na 7) a dojde k podání jedu ve zvoleném koncentračním rozsahu. Pokud je naznačeno, že některá skupina dostane dávku 0 mg/kg, je tím myšleno, že je jim podáno pouze vehikulum, ve kterém byl jed rozpuštěn (např. fyziologický roztok). V tomto příkladu je hodnota LD 50 rovna přibližně 3,2 mg/kg. Jedovatost látky můžeme usoudit ze znalosti její střední smrtné dávky LD 50 (z anglického median Lethal Dose). Je to taková dávka, která způsobí úmrtí padesáti procent jedinců v testované populaci. Obvykle vyjadřovaný fyzikální rozměr střední smrtné dávky je mg/kg tedy miligramy jedu na kilogram živé váhy. Setkat se můžeme i s molárním údajem mol/kg. Grafické znázornění je patrné z obrázku 5. Je nutné poznamenat, že střední smrtná dávka se bude lišit pro jednotlivé živočišné druhy a způsob podání. Její hodnota může být ovlivněna zdravotním stavem, bude se lišit pro pohlaví atd. Z tohoto důvodu je nutné při vyjadřování jedovatosti látky uvést, jaký živočišný druh byl zvolen případně další podmínky testování. V odborné literatuře se můžeme setkat i s hodnotou středních smrtných dávek pro člověka. Tyto hodnoty nebyly samozřejmě získány testováním, při kterém by umírali lidé, ale extrapolací z hodnot známých pro zvířata a zohledněním specifik lidské fyziologie a případných klinických případů otrav, pokud jsou známé. Střední smrtná dávka nemusí být vždy relevantním údajem. Při testování environmentálních polutantů, léků, kosmetických přípravků aj. je třeba stanovit prahovou Přehled toxikologie 19

20 Odezva organizmu na jedovatou látku dávku. Jedná se o nejmenší dávku, při které dochází k manifestaci jedovatosti dané látky. Manifestací mohou být jakékoliv symptomy otravy získané pozorováním nebo laboratorním vyšetřením. V zahraniční literatuře můžeme nalézt dvě hodnoty označované zkratkami NOAEL a LOAEL. První, NOAEL, značí nejvyšší dávku jedu ještě nezpůsobující žádný nežádoucí efekt (zkratka pochází z anglického No Observed Adverse Effect Level). Druhá, LOAEL, je pak nejnižší dávka jedu, která již v organizmu způsobí statisticky významnou manifestaci (zkratka pochází z anglického Lowest Observed Adverse Effect Level). Můžeme ji ztotožnit s prahovou dávkou. I když střední smrtná dávka je v toxikologii jedním z nejběžnějších údajů, jedovatost lze vyjádřit i jinými údaji. Pokud s nějakého důvodu nechceme jedovatost vztahovat k úmrtí poloviny testované populace, lze použít i jiné hodnoty např. LD 1, LD 20 a LD 90. Jedná se o hodnoty udávající smrtnost pro 1, 20 a 90 % exponované populace. V indexu pro vyjádření smrtné dávky mohou být dva číselné údaje, zatímco první značí procento smrtnosti, druhý dobu k jaké je údaj vztažen. Např. údaj LD 50/30 značí střední (tj. 50 % populace) smrtnou dávku a započítány jsou úmrtí do 30 dnů po začátku experimentu. Méně často používaným údajem je střední smrtná doba LT 50 (z anglického median Lethal Time) tj. doba za kterou zemře polovina testované populace po podání jedovaté látky. Ne vždy musí otrava končit úmrtí, proto byl zaveden údaj střední toxická dávka TD 50 (z anglického median Toxic Dose) tj. taková dávka, která vyvolá příznaky otravy u poloviny populace. Při některých studiích, jako je např. hodnocení dopadu pesticidů na vodní organizmy nebo jedovatých výparů ve vzduchu, je důležitým údajem střední smrtná koncentrace a čas LCt 50/x (kde za x ve zkratce má být dosazen časový údaj např. LCT 50/30 střední smrtná koncentrace při expozici 30 dní; zkratka pochází z anglického median Lethal Concentration and Time). Jedná se takovou kombinaci koncentrace toxické látky a času expozice, kdy zemře polovina testované populace. Střední smrtnou koncentraci a čas lze stanovit jak pro jedy ve vodném prostředí, tak i pro výpary jedovatých látek ve vzduchu. Obvyklý fyzikální rozměr je mg*min/m 3 pro expozici vzduchem a mg*min/l pro jedy přítomné ve vodě a vodní organizmy. Se střední smrtnou koncentrací a časem úzce souvisí Haberovo pravidlo tvrdící, že součin koncentrace toxické látky (c) a času potřebného k vyvolání příznaků otravy (t) je konstantní. Například budou-li dva pracovníci na různých úsecích chemické výroby a první bude vystaven výparům v koncentraci 1 mg/m 3 a druhý 2 mg/m 3, zdravotní dopad bude Přehled toxikologie 20

21 Odezva organizmu na jedovatou látku stejný, pokud první bude v daném prostředí 10 minut a druhý 5 minut. Haberovo pravidlo vyjádřené vzorcem je následující: c t konst. Haberovo pravidlo platí jen v určitém rozmezí koncentrací a časů a musíme jej brát jako aproximativní. Do této chvíle jsme pojednávali o dopadu jedné látky na organizmus. V praxi však může docházet k současné expozici více jedovatých látek na organizmus. Pro jednoduchost budeme uvažovat průnik dvou jedovatých látek, které vedou k jednomu z následujících stavů: Jeden z jedů může působit jako antagonista (protijed, antidotum). Výsledkem je snížení celkového patologického dopadu na organizmus. Příkladem je např. současná expozice atropinu a sarinu. Sarin způsobuje inhibici enzymu acetylcholinesterasy. Následkem je nadměrná kumulace neurotransmiteru acetylcholinu a dráždění acetylcholinových receptorů včetně muskarinových. Atropin (sekundární metabolit a alkaloid nacházející se např. v rulíku zlomocném a v jiných lilkovitých rostlinách) působí jako kompetitivní antagonista na muskarinových receptorech. Při současném podání je jedovatost sarinu snížena právě díky snížení dráždění muskarinových receptorů prostřednictvím atropinu. Jiným příkladem je antagonismus etanolu a metanolu. Mechanizmus tohoto antagonizmu bude vysvětlen v samostatné kapitole. Toxicita dvou jedovatých látek se sčítá aditivní efekt. Typické pro látky, které mají stejný molekulární mechanizmus působení na organizmus. Například potraviny mohou obsahovat jeden i více druhů aflatoxinů (plísňové toxiny ze štětičkovce Aspergillus). Jejich mechanismus působení je identický a důležitá je celková hladina. Aditivní efekt můžeme očekávat i například při otravě směsí nervově paralytických látek, jiným příkladem může být směs fenolu a benzenu. Výsledná toxicita dvou jedovatých látek je výrazně vyšší než součet toxicit obou jedná se o tzv. synergismus. Synergismus je prokázán pro těžké kovy, kombinaci působení těžkého kovu a aflatoxinů atd. Z literatury je např. známý synergismus hliníku a rtuti. Kombinací dávky rtuti, které sama o sobě zabije 1 % laboratorních myší a dávky olova, která zabije taktéž 1 % laboratorních myší, bezpečně způsobíme smrt celé testované populace myší. Obdobné výsledky dosáhneme kombinací hliníku a rtuti. Přehled toxikologie 21

22 Odezva organizmu na jedovatou látku Potenciace velmi málo toxická nebo prakticky netoxická látka může způsobit výrazné zvýšení toxicity druhé látky. Toto zvýšení je mnohem výraznější, než v předchozím případě uvedený synergismus. Potenciaci můžeme demonstrovat na příkladu kyseliny askorbové (vitaminu C) a kovech podílejících se na Fentonově reakci železo a měď. Železitý a měďnatý kation jsou ve volné formě méně nebezpečné, než stav, kdy jsou ve formě železnatých a měďných kationtů. Současné podání kyseliny askorbové, která je sama o sobě netoxická, způsobí zvýšení toxicity železitých a měďnatých solí z toho prostého důvodu, že je chemicky redukuje právě na železnatý a měďný kation vstupující do Fentonovy reakce. Jiným příkladem může být kombinace léku disulfiram (antabus) užívaného k léčení alkoholismu a etanolu. Etanol je v organizmu konvertován na acetaldehyd působením alkoholdehydrogenasy. Acetaldehyd je mnohem toxičtější než etanol a je zodpovědný za stavy známé jako kocovina. V těle se rychle odbourává aldehyddehydrogenasou na neškodný acetát. Disulfiram je inhibitor aldehyd dehydrogenasy. Jeho podání způsobí, že aldehyddehydrogenasa není schopna konvertovat acetaldehyd a člověk podstupující odvykací léčbu je vlastně přiotráven acetaldehydem i při příjmu velmi malého množství alkoholu. Psychický blok a strach z nevolnosti při kombinaci léku a alkoholu pak brání pacientům v recidivě alkoholismu. Přehled toxikologie 22

23 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách 6. Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Potraviny jsou z toxikologického hlediska velmi různorodou skupinou. Díky hygienickému dohledu nejsou vysloveně jedovaté potraviny a nápoje v České republice příliš frekventované, pomineme-li nedávnou metanolovou kauzu a otravy houbami z důvodu záměny při sběru. Ovšem i běžné potraviny obsahují řadu přídatných chemických látek a jedovaté sloučeniny mohou v potravinách vznikat i při hnilobných a jiných degradačních procesech. Velkou roli ve významu potravin má i celkové množství, které člověk přijme. Pokud bychom vyšli z údajů Českého statistického úřadu (pro rok 2010, statistické výsledky publikovány v dubnu 2012), tak průměrný obyvatel České republiky spotřebuje 79 kg masa, 41 kg chleba, 84 kg ovoce, 75 kg brambor a 19 litrů vína. Při průmyslovém zpracování potravin jsou do pokrmů za účelem konzervování, dochucení aj. dodávány chemické sloučeniny, potravinová aditiva, kterým se v dnešní době prakticky není možné vyhnout. Běžný občan České republiky ročně pozře několik jednotek až desítek kilogramů těchto přídatných chemických látek. Užívání potravinových aditiv je předmětem jak odborných diskuzí, tak i různých zjednodušených doporučení šířených v popularizačních periodicích a vzbuzujících ve veřejnosti značné emoce. V této kapitole si v krátkosti představíme, jaké chemické látky jsou vlastně do potravin přidávány. Při výrobě potravin není možné použít jakoukoliv chemickou látku. Při schvalování, jaké látky mohou být přidávány do potravin, má výsadní postavení Organizace spojených národů (OSN). Konkrétně pobočky OSN: Světová zdravotnická organizace (WHO; World Health Organization) a Organizace pro výživu a zemědělství (FAO; Food and Agriculture Organization). Pod záštitou WHO a FAO je vydáván soubor standardů, postupů a směrnic vztahujících se k potravinám známý jako Codex Alimentarius. Jeho součástí je i seznam potravinových aditiv. Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA; European Food Safety Authority) sídlící v Italské Parmě vychází z Codex Aimentarius a povoleným potravinovým aditivům uděluje tzv. číslo E (E + troj až čtyřmístné číslo). Zařazení chemické látky do Codex Alimentarius však neznamená automatické přidělení čísla E. Stran E čísel platí pravidlo, že látky, které nejsou povolené, jsou zakázané. Zároveň je třeba dodat, že písmeno E značí, že nařízení je platné pro země Evropské unie. Čísla E jsou přijímána a uznávána i mimo země Evropské unie. Austrálie, Nový Zéland, Izrael, Švýcarsko, Saudská Arábie, Omán, Spojené arabské emiráty a některé další země používají rovněž čísla E a mají je zakotvená ve svých zákonech, i když nepoužívají prefix E (Austrálie, Nový Zéland). Kompletní seznam čísel E Přehled toxikologie 23

24 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách s názvy jednotlivých látek je veřejně dostupný na elektronických stránkách EFSA a dalších zainteresovaných institucí. Zde si v krátkosti představit jednotlivé skupiny a několik zástupců: Barviva (E100 E199) žlutá, oranžová, červená, modrá, zelená, hnědá a černá (každá skupina po deseti), ostatní E160 E199 Konzervanty (E200 E299) sorbáty, benzoáty, fenoly. Antioxidanty a okyselovadla (E300 E399) okyselovadla: citráty, maláty, laktáty, sukcináty, fumaráty, antioxidanty askorbáty, tokoferoly. Např. kyselina askorbové (vitamin C) E300. Emulzifikátory, stabilizátory (E400 E499) pyrofosfáty, přírodní gumy (agar, algináty ), celulóza a její deriváty, mastné kyseliny, emulzifikátory pylosorbát, emulzifikující vosky, lecitin. Látky s vlivem na ph a přísady zamezující spékání (anti-caking agents E500 E599) kyseliny a zásady, proti spékání hexakyanoželeznatan sodný a draselný, křemičitan vápenatý. Dochucovadla (E600 E699) glutamáty, inosinikáty. Antibiotika (E700 E799) např. E701 tetracykliny, E705 penicilin G. Různé (E900 E999) vosky, syntetické polevy, plyny užité v balení, plyny pro balení, látky stabilizující pěnu, sladidla. Např. E942 plynný dusík. Dodatečné chemikálie (E1100 E1599) nové látky, které není možné zadat do předchozích skupin např. E1105 lysozym. V dalším textu jsou uvedeny příklady problematických potravinových aditiv, jejichž příjem mohl vést k nežádoucím vedlejším účinkům. Zároveň jsou uvedeny příklady některých kontaminantů potravin a látek přírodního původu činící jídlo zdraví nebezpečné. Zvolené příklady nepokrývají problematiku v plné šíři. Naopak, tvoří jen úzkou výseč z jedovatých látek, které lze v potravinách očekávat. Tartrazin: pod označením E102 případně Yellow 5 se skrývá organické žluté azobarvivo přidávané do potravin a limonád. Dokonce se používá i pro dobarvování kosmetiky a v kombinaci s jinými barvivy k dobarvení sterilované zeleniny. I když většina potravinových aditiv jsou neškodné a bezproblémové látky, bohužel toto nelze tvrdit o tartrazinu. U vnímavých jedinců (0,01 % populace) může způsobit nežádoucí projevy Přehled toxikologie 24

25 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách nazývané pseudoalergické rekce jejichž mechanizmus není zcela jasný. Rovněž byly provedeny studie prokazující, že tartrazin výrazně zhoršuje chování dětí trpících hyperaktivitou. Reverzibilní poruchy chování byly rovněž potvrzeny na laboratorních zvířatech. Zprávy o snížení potence mužů pijících tartrazinem barvené limonády nacházely odezvu u veřejnosti. Zde se však jedná o fabulaci, která nemá vědecky podložený základ. Nežádoucí dopad tartrazinu na organizmus vedla některé země (Německá spolková republika, Rakousko) k zákazu používání tartrazinu jako potravinového aditiva. Nadřízené orgány Evropské unie však zákaz zrušily a v současné době je možné tartrazin prodávat po celém území Evropské unie, i když se vedou diskuze a přetrvává tlak na centrální zákaz a vyřazení tartrazinu ze seznamu povolených potravinových aditiv. Potraviny obsahující tartrazin nicméně povinně nesou natištěné varování, že jejich konzumace může nepříznivě ovlivnit pozornost dětí. V potravinách lze tartrazin nahradit neškodnými karotenovými barvivy. Obdobně nežádoucí efekt jako tartrazin mají i jiná azobarviva (například potravinové aditivum Červeň Allura AC s označením E129). SO 3 Na NaOOC N N N N OH SO 3 Na Obrázek 6: Struktura tartrazinu Sacharin: umělé sladidlo sacharin vyvolává vášně v odborné i laické veřejnosti již od svých prvopočátků. V zemích Evropské unie je používán pod označením E954 a na českém území byl původně znám jako cukerín. Jedná se o jednoduchý aromatický sulfimid s minimálními náklady na výrobu. Chemicky se jedná o málo reaktivní látku. V potravinách je stabilní s výjimkou delších tepelných úprav. Jako chemická látka (obrázek 7) byl objeven v roce 1878 a od poloviny osmdesátých let devatenáctého století zaváděn jako umělé sladidlo. Velký zájem o sacharin přinesl nedostatek cukru v období První světové války a těsně po ní. Sacharin není stravitelný a byl přijímán diabetiky jako ideální náhrada pro ně nebezpečného cukru. Výhodou sacharinu je jeho vysoká sladkost pětsetkrát převyšující cukr a s tím spojené snížená spotřeba surovin pro dochucování průmyslově vyráběných potravin. Přehled toxikologie 25

26 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách O O NH S O O O OH NH 2 N H O OCH 3 sacharin aspartam Obrázek 7: Struktura sacharinu a aspartamu Poprvé se o sacharinu v negativních souvislostech mluví od roku 1907, kdy dochází ke kontrolám potravin a je konstatováno, že některé potraviny jsou šizené a na místo hodnotných surovin (cukr) jsou v nich pouze nehodnotné náhražky (sacharin). Mnohem větším problémem týkající se sacharinu je prokázaný rozvoj rakoviny močového měchýře u potkanů krmených sacharinem. Studie na toto téma byly prováděny od čtyřicátých let dvacátého století a vedly k návrhu zákazu používání sacharinu (např. v roce 1972 ve Spojených státech amerických). Problémem je, že žádná klinická studie zaměřená na lidi přijímající sacharin dlouhodobě (diabetici, lidé držící diety atd.) neprokázala zvýšenou incidenci rakoviny močového měchýře ani jiný patologický projev, který by bylo možné přičíst konzumaci sacharinu. Rovněž experimenty s primáty neprokázaly nebezpečnost sacharinu. Důvodem rozdílného dopadu sacharinu na hlodavce a člověka je jiné složení moči a rozdíly v metabolizmu. Obecně je přijímán názor, že za vznik rakoviny u hlodavců může prostředí močového měchýře, které je zcela nepodobné člověku jak po stránce ph a obsahu iontů, tak i probíhajícího metabolismu. Proti zákazu používání sacharinu se od počátku stavěly organizace zaštiťující diabetiky. K úplnému zákazu nikdy nedošlo s výjimkou několika málo zemí (nejvýznamnější je Kanada). V současné době se uznává sacharin jako bezpečná látka a v Kanadě se vede diskuze o jeho opětovném povolení. Jako náhrada za sacharin slouží aspartam (viz obrázek 7) označovaný kódem E951. Jeho objev a začátek komerčního prodeje spadá do stejného období, kdy byly popsány alarmující výsledky stran sacharinu na potkanech. Aspartam je látka chemicky nepodobná sacharinu a nezpůsobuje efekty popsané u sacharinu. Je 200 krát sladší než cukr. Bohužel ani aspartam není beze stínu pochybnosti. Na modelu laboratorních zvířat bylo prokázáno, že aspartam ve vyšších dávkách Přehled toxikologie 26

27 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách může působit neurotoxicky. Kumulované dávky při konzumaci potravin běžnými lidmi jsou však výrazně nižší a nebyly prokázány žádné nežádoucí efekty u člověka. Botulotoxin: jako botulotoxin je v literatuře označován jedovatý protein produkovaný mikroorganizmem Clostridium botulinum a v menší míře i C. baratii a C. butyricum. I když by se z názvu mohlo zdát, že botulotoxin je jen jedna látka, opak je pravdou. Jsou známy formy A, B, C, D, E, F, G lišící se nejen v detailech své struktury, ale i molekulárním mechanizmu účinku. Společné pro všechny botulotoxiny je fakt, že se jedná o Zn +2 endopeptidasy sestávající se ze 100 kda a 50 kda podjednotek. Všichni zástupci mají mechanizmus účinku založený na potlačení uvolnění acetylcholinu do prostoru synaptické štěrbiny. Formy A, C a F však působí cestou hydrolýzy receptoru SNAP-25. Formy C, D, F a G poškozují synaptobrevin. Příznaky botulismu se obvykle objevují kolem jednoho dne po pozření kontaminované potravy. Patří mezi ně nauzea, zvracení a částečná obrna svalů. Mezi další komplikace náleží dvojité nebo rozostřené vidění, poklesnutí očního víčka jako důsledek ochrnutí, náhlá až prudká ztráta hlasu, rychlý nástup paralýzy dýchacích svalů. Pro člověka je smrtelná již dávka 0,1 ng/kg a lze konstatovat, že botulotoxin je jednou z nejjedovatějších látek vysoce překonávající např. nervově paralytické látky užívané v určitých vojenských operacích. Otrava botulotoxinem je označována jako botulismus. Při nakládání s podezřelými potravinami nebo nápoji lze využít faktu, že botulotoxin je tepelně labilní. Zatímco při pokojových teplotách je ve vodném roztoku stabilní několik dní, zahřátí na 85 ºC po dobu 5 minut je dostatečné pro jeho inaktivaci. Spory C. botulinum jsou však stabilní, může tedy dojít k opětovné tvorbě botulotoxinů i přes zahřátí na zmíněných 85 ºC. Vzhledem k tomu, že botulotoxin je protein schopný vyvolat i imunitní odpověď, tak je možné provádět očkování za použití pentavalentní vakcíny obsahující toxoidy forem A, B, C, D, E. Očkovaní jedinci nejsou sice plně rezistentní, ale snesou mnohonásobně vyšší dávku botulotoxinu než běžná populace. Název botulotoxin vychází z latinského botulus (klobása). Jak název napovídá, klostridiální kontaminace uzenin může způsobit botulismus. Bylo by však chybou považovat za jediné riziko uzeniny. Botulotoxiny mohou být nalezeny a otravy bývají hlášeny i po konzumaci salátů, konzerv obsahujících maso i zeleninu a dokonce i v medu. Botulotoxin není pouze nežádoucí jedovatou látkou. V kosmetice je využíván přípravek botox obsahující botulotoxin pro vyhlazování vrásek. Botulotoxin jako účinná látka léků může sloužit např. pro léčbu inkontinence. Přehled toxikologie 27

28 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Mykotoxiny jsou toxické sekundární metabolity hub produkované jak makroskopickými (Macromycetes), tak i mikroskopickými (Micromycetes) houbami. Mykotoxiny obsažené v makroskopických houbách jsou nebezpečné především při záměně jedlých a jedovatých hub. Snad nejznámějším zástupcem je amanitin (ve skutečnosti jsou známy čtyři blízké sloučeniny α amanitin, β amanitin, γ amanitin a ε gamanitin). Jedná se o toxin produkovaný především muchomůrkami (Amanita sp.) a čepičatkami (Galerina sp.). Amanitin je selektivní inhibitor RNA polymerasy s odhadovanou střední smrtnou dávkou pro člověka na přibližně 0,1 mg/kg. Ze strukturního hlediska je amanitin cyklický polypeptid s molekulovou hmotností do 1 kda. Není bez zajímavosti, že muchomůrka obsahuje vedle amanitinu i muskarin, který působí jako agonista tzv. muskarinových acetylcholinových receptorů a jeho působení se mimo jiné projevuje halucinogenními účinky. Velmi nebezpečným projevem toxikomanie je úprava muchomůrek za cílem denaturace amanitinu při zachování muskarinu následované užíváním těchto preparátů. Mezi širokou veřejností známější využití hub z důvodu toxikomanie je sběr lysohlávek (Psilocybe sp.). Tento rod stopkovýtrusných hub produkuje halucinogenní sekundární metabolity. Nejvíce obsahují látky psilocybin a psilocin působící jako agonisté serotoninových receptorů. Strukturní vzorce jmenovaných halucinogenních sekundárních metabolitů jsou znázorněny v obrázku 8. OH N O - HO P O O NH + N H psilocin N H psilocybin N + O OH muskarin Obrázek 8: Strukturní vzorce halucinogenních sekundárních metabolitů hub Přehled toxikologie 28

29 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Zatímco jedy obsažené v makroskopických houbách představují riziko při záměně hub, u mikroskopických hub (plísní) dochází ke kontaminaci potravin velmi snadno při nedodržení hygienických standardů. Plísňové jedy jsou ve většině případů nízkomolekulární látky, které je možné snadno izolovat např. extrakcí do organické fáze. V přehledu můžeme uvést, že se jedná o následné skupiny: Aflatoxiny: produkované rodem Aspergillus. Jsou to silné hepatokarcinogeny díky metabolické aktivaci na reaktivní parciálně oxidovaný meziprodukt působením jaterních monooxygenas, zejména systému cytochromů P450. V literatuře se lze dokonce setkat s tvrzením, že se jedná o nejsilnější přírodní karcinogeny. Název aflatoxin je akronymem slov Aspergillus a toxin. Nadměrný příjem se projeví i akutní toxicitou. Jsou známé deriváty B1, B2, G1, G2 (písmeno naznačuje silnou fluorescenci, B modrou z anglického blue, G zelená z anglického green) a některé další jejich metabolické produkty zejména skupina M kde písmeno naznačuje, že byla poprvé popsána v mléce. Strukturní blízkost aflatoxinů je patrná z obrázku 9. Běžně se vyskytují v kontaminovaných oříšcích, koření, kávě atd. Jsou velmi stabilní a zůstávají i po převaření kontaminovaných potravin. Přehled toxikologie 29

30 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Obrázek 9: Strukturní vzorce aflatoxinů Ochratoxiny: jsou produkovány plísněmi Aspergillus sp. a Penicillium sp. Jsou známé tři přírodní deriváty: A (viz obrázek 10), B a C. Stejně jako aflatoxiny se i ochratoxiny vyskytují v celé řadě komodit. Jsou to nebezpečné karcinogeny. Při požití se projevuje i akutní nefrotoxicita. Přehled toxikologie 30

31 Potravinová aditiva a toxiny přítomné v potravinách Obrázek 10: Strukturní vzorec ochratoxinu A Patulin: mykotoxin produkovaný Aspergillus sp. a Penicillium sp. na hnijícím ovoci. Je často nalezen v nápojích (vína, džusy atp.) připravených ze shnilého ovoce. Jedná se o genotoxickou látku a v literatuře je diskutován i jeho karcinogenní účinek. Velmi problematický je jeho obsah v jablečných džusech a jablečných vínech (cider), kde velké každoročně velké procento nápojů nevyhovuje hygienickým limitům. Obrázek 11: Strukturní vzorec patulinu Fusarium toxiny jsou produkovány plísněmi stejnojmenného rodu Fusarium. Nejznámější zástupci fumonisiny jsou silné hepatotoxiny a nefrotoxiny nacházející se především v kukuřici a kukuřičných produktech. Trichotheceny: skupina toxinů se strukturou sesquiterpenů produkovaných plísněmi Fusarium, Myrothecium, Trichoderma, Trichothecium, Cephalosporium, Verticimonosporium, Stachybotrys. Mezi trichotheceny patří i T-2 toxin v čisté formě využívaný jako chemická zbraň. Někdy je uváděno jeho použití ve Vietnamu, Afganistánu a Laosu (tzv. Žlutý déšť Yellow rain ). Přehled toxikologie 31

32 Toxikologie pesticidů 7. Toxikologie pesticidů Termínem pesticid označujeme chemický přípravek, který je určený k ničení škůdců a plevelů. Jedná se o naprosto nesourodou skupinu chemických látek s rozdílnou jedovatostí a nebezpečností pro člověka. Pesticidy jsou používány v zemědělství k potlačení či úplnému vybití plevelů a živočišných škůdců. Nacházejí i uplatnění při protiepidemiologických opatřeních, kdy jsou ničeny vektory (komáři, hlodavci atd.) přenášející infekční onemocnění. Lze konstatovat, že drtivá většina pesticidů užívaných v současnosti je více méně neškodná pro člověka. Doby kdy byla například rtuť používána k moření obilí, nebo arsen jako přípravek k deratizaci je již minulostí. V současnosti je prodej pesticidů regulován. V České republice vychází legislativa ze stanovení nařízení Evropské unie 91/414/EHS. Zároveň jsou stanovené limity pro rezidua pesticidů. Lze zmínit např. vyhlášku číslo 400/2006 Sb., kterou se stanoví maximálně přípustné množství reziduí jednotlivých druhů pesticidů v potravinách a potravinových surovinách. Obdobné vyhlášky jsou i pro pitnou vodu (252/2004 Sb.). Státní rostlinolékařská správa vydává věstník, ve kterém jsou uvedeny přípravky a jejich účinné látky, které se smí používat a okolnosti za kterých se smí používat. Podle způsobu užití rozlišujeme druhy pesticidů: Akaricidy určeny k ničení roztočů Arborocidy ničení stromů a keřů Dezinficiens určené k ničení mikroorganizmů Fungicidy látky a přípravky k ničení hub, plísní a plísňových onemocnění Herbicidy látky jedovaté pro rostliny určené k ničení plevelů Insekticidy ničení hmyzích škůdců Molluskocidy ničení měkkýšů včetně slimáků Rodenticidy přípravky a látky určené k hubení hlodavců V dalším textu si uvedeme příklady několika toxikologicky zajímavých pesticidů. DDT: látka DDT, nebo chemicky 1,1,1-trichlor-2,2-bis(4-chlorfenyl)ethan (viz obrázek 12), je ve vodě špatně rozpustná (lipofilní) látka. Jako čistá chemikálie byla zkoumána již ve druhé polovině devatenáctého století, nicméně její insekticidní vlastnosti byly objeveny až Přehled toxikologie 32