V.A skupina - skupina dusíku

Dusík N

Dusík je pro toxikologii dosti významným prvkem, jednak ve svých organických sloučeninách (biogenní aminy, alkaloidy, nitrosloučeniny...), ale též ve svých sloučeninách anorganických. Významné jsou jeho oxidy, kyseliny a jejich soli, případně estery, amoniak, hydrazin, hydroxylamin a azidy.

Plynný dusík N₂

Za normálních podmínek je dusík neškodný, vzduch obsahuje více než 70% dusíku. Je-li však procento dusíku výrazně zvýšeno, hrozí udušení z nedostatku kyslíku.

Oxid dusný N₂0

Oxid dusný je z oxidů dusíku nejméně jedovatý. Je to nehořlavý a nevýbušný plyn nasládlé chuti. Je to prostředek celkového znecitlivění. Je-li vdechován čistý oxid dusný, způsobuje cyanosu a hlubokou narkózu, která by vyústila v udušení. Jako anestetika se užívá jeho směsi se vzduchem, zvané rajský plyn. Během narkózy rajským plynem bývá popisováno zvonění v uších, mohou též vznikat vzpomínkové klamy a náhlé záchvaty smíchu.

Oxid dusnatý NO

Oxid dusnatý silně dráždí dýchací cesty, způsobuje cyanosu a hemoglobin mění na oxidovaný methemoglobin. Oxid dusnatý plní v našem těle též funkci jednoduchého plynného hormonu, způsobujícího rozšiřování cév. Oxid dusnatý se na vzduchu snadno oxiduje, a proto se vyskytuje většinou ve směsi s oxidem dusičitým, jako tzv. nitrosní plyny NO_x. Nejvyšší přípustnou koncentrací nitrosních plynů ve vzduchu je 0,1 mg/m³ během 24 hodin.

Oxid dusičitý NO₂

Oxid dusičitý lze snadno odhalit čichem podle typického odporně nasládlého zápachu. Již ve velmi nízkých koncentracích působí dráždivě na dýchací cesty. Akutní otrava se projevuje úporným kašlem, může vznikat edém plic či jiná plicní poškození. V krvi se objevuje methemoglobin, což se projevuje cyanosou. V těžších případech to vede až k šoku, křečím, zástavě dechu a smrti. Nitrosní plyny jsou podezřelé z karcinogenity. Jejich obsah v ovzduší se sleduje. Poškozují rostliny, účastní se na vzniku smogu a poškozují ozonovou vrstvu.

Oxid dusičný N₂O₅

Oxid dusičný je silně kyselý a má podobné výrazně dráždivé účinky jako fosgen.

Kyselina dusičná HNO₃

Kyselina dusičná je silná žíravina, destrukční účinek se připisuje jejím oxidačním a nitračním vlastnostem. Poškozená místa jsou zbarvena žlutě díky xantoproteinové reakci. Dusičnany alkalických kovů nejsou příliš toxické, ačkoli jsou velmi dobře rozpustné. Jejich částečná toxicita je způsobena jejich biotransformací na dusitany.

Dusitany NO₂^-

Ačkoli kyselina dusitá nedosahuje ve své žíravosti zdaleka účinků kyseliny dusičné, jsou dusitany nejméně stokrát jedovatější než dusičnany. U člověka již 0,5 g dusitanů způsobuje akutní otravu, 4 g jsou smrtelnou dávkou. Dusitany způsobují oxidaci hemoglobinu na methemoglobin. Jejich působením dochází též k roztažení cév a krevní tlak stoupá. Jsou podezřelé z karcinogenity, neboť mohou být biotransformovány na N-nitrososloučeniny, které poté přecházejí na diazosloučeniny. Ty jsou silně elektrofilní a mohou tak velice snadno alkylovat DNA, čímž dochází ke vzniku mutací.

Estery kyseliny dusičné a dusité

Z esterů kyseliny dusičné jsou nejznámnější ethylenglykoldinitrát a glyceroltrinitrát. Ty se používají např. při léčbě anginy pectoris. Jde však o vysoce jedovaté látky. Vyvolávají oxidaci hemoglobinu na methemoglobin, vznik chudokrevnosti, poškození srdečního svalu, ledvin, jater a sleziny. Akutní otravy často končí smrtí. Do organismu tyto látky vstupují všemi cestami, tedy požitím (i z pod jazyka), inhalací i přes kůži.

Estery kyseliny dusité jsou velice nebezpečné látky, jsou kardiotoxické a neurotoxické. Pokud otrávený otravu přežije, zůstává často trvalé poškození jater a ledvin. Amylnitrit nachází použití jako lék proti angině pectoris.

Amoniak NH₃

Amoniak je plyn dráždivého až leptavého účinku, dobře poznatelný čichem. Je-li jeho koncentrace ve vzduchu vyšší než 3500 mg/m³, způsobuje okamžitou smrt. Jeho vodný roztok, čpavek, leptá sliznice a nebezpečný je zejména pro oči. Amonné soli jsou málo toxické.

Hydrazin NH₂NH₂

Hydrazin je dosti akutně jedovatý. Je to silná zásada s dráždivými a leptavými účinky. Je toxický pro játra, ledviny i srdce. Poškozuje embryum. Je také podezřelý z karcinogenity. Velmi snadno reaguje s kteroukoli ketoskupinou za vzniku hydrazonu, čímž inhibuje mnohé enzymy (reaguje např. s koenzymem pyridoxalfosfátem), může tak ale též reagovat s bázemi DNA. Vstřebává se dobře i kůží.

Hydroxylamin NH₂OH

Hydroxylamin se v těle přeměňuje na dusitan a amoniak, podporuje tak tedy vznik rakoviny. Způsobuje hemolýzu krve, hemoglobin oxiduje na methemoglobin. Způsobuje změny v nervovém systému (rozklad myelinové pochvy nervových vláken). Ovlivňuje též funkce sleziny a štítné žlázy.

Azidy N₃^-

Azidy v těle napodobují chloridové ionty, čímž ovlivňují otevírání a zavírání nervových kanálů, které fungují na bázi signálu chloridových iontů. Poškozují zejména nervy. Azidovodík je asi tak toxický, jako kyanovodík. Azidy mohou též poškozovat DNA.

Fosfor P

Bílý fosfor P₄

Bílá modifikace fosforu je na rozdíl od červené vysoce jedovatá. Bílý fosfor je samozápalný, působí destrukce tkání a těžce se hojící popáleniny. Narušuje metabolismus cukrů, tuků i bílkovin. Brání též ukládání glykogenu v játrech. Poškozuje játra, ledviny a nervovou soustavu. Při chronické otravě dochází k poškozování kostí. Smrtelnou dávkou je pro dospělého asi 70 mg bílého fosforu. Nesmíme zapomínat na to, že i červená modifikace bývá bílým fosforem znečištěna!!!

Fosfan PH₃

Fosfan (fosfin) a fosfidy jsou prudce jedovatými sloučeninami. Fosfan poznáme podle jeho typického zápachu rybinou. Bývá přítomen v technickém acetylenu a může vznikat působením kyseliny fosforečné na znečištěné kovy. Působí dráždivě a je neurotoxický.

Organofosfáty

Organické estery kyseliny fosforečné jsou vysoce toxickými sloučeninami. Bývají využívány jako insekticidy nebo ve válkách jako nervové plyny. Do těla pronikají dobře všemi způsoby. Při inhalaci se první příznaky objevují již po několika minutách, při požití ústy asi za čtvrt hodiny až za hodinu, po absorpci kůží až za 2 až 3 hodiny. Organofosfáty nevratným způsobem inhibují enzym acetylcholinesterasu, který na nervových zakončeních katalyzuje rozklad nervového přenašeče acetylcholinu na choliln a kyselinu octovou. Inhibice tohoto rozkladu vede ke zvýšeným koncentracím acetylcholinu na nervových zakončeních. Při otravě organofosfáty tedy na místech, kde je acetylcholin používán jako nervový přenašeč (ganglia, dřeň nadledvin, nervosvalové ploténky, CNS), dochází ke vzniku neustálého nervového dráždění.

Otrava se projevuje jednak příznaky trávicí soustavy (křeče, zvracení, průjmy), dále slzením, pocením, snížením krevního tlaku, svalovou slabostí až paralýzou. Otrávený je neklidný, nemůže se soustředit, objevují se též poruchy paměti a spánku. Dýchání je oslabeno. Bývá pozorováno poškození slinivky břišní, ledvin, krvácení do jater a do dalších orgánů. V těžších případech nastává smrt následkem křečí průdušek, případně v důsledku paralýzy příčně pruhovaného svalstva (zejména bránice). Může též dojít k útlumu dechu z centrální nervové soustavy. Vědomí bývá obvykle dlouho zachované.

Při chronické expozici dochází snadno k hromadění organofosfátů v organismu. Vypadávají vlasy a zuby, silné zažívací potíže vedou k hubnutí.

Při otravě organofosfáty musí pomoc přijít zejména rychle. Nejprve je třeba zabránit další absorpci inhibitoru. Při nadýchání dostaneme postiženého ze zamořeného prostoru, při potřísnění kůže odstraníme kontaminovaný oděv a exponovanou pokožku důkladně omyjeme mýdlem a vodou. Při vniknutí jedu do oka vypláchneme spojivkový vak vodou a vkápneme 1% roztok atropinu. V případě požití podáváme vodu a aktivní uhlí, které nespecificky váže přítomný toxin. Někdy se toxická látka odstraňuje i z krve.

Při otravě podáme jednak atropin, který kompetitivně blokuje účinky acetylcholinu. Tím se eliminuje zejména účinek jedu na průdušky, zatímco kosterní svalstvo zůstává paralyzováno. Kromě atropinu se podávají též reaktivátory acetylcholinesterasy, neboť pro velmi pevnou vazbu fosfátu na acetylcholinesterasu takto může účinek přetrvávat dny, týdny a někdy i měsíce. Reaktivátory acetylcholinesterasy obsahují oximovou skupinu (=NOH), která reaguje s fosfátem inhibovaného enzymu a fosforylovaný enzym je tak hydrolyzován. Oximy je však nutno podat rychle (minuty až hodiny po intoxikaci), neboť dochází rychle k tzv. "stárnutí" vazby fosfátu na enzym, což představuje další zvýšení pevnosti vazby, kterou je pak těžké rozštěpit i pomocí oximů.

Chlorid fosforečný PCl₅ a chlorid fosforitý PCl₃

Chloridy fosforu jsou silně dráždivými látkami. Po expozici může vznikat edém plic, inhalace může být snadno smrtelná.

Arsen As

Sloučeniny arsenu jsou vysoce jedovaté, a to jak akutně, tak chronicky. Některé jsou též prokázanými mutageny, karcinogeny a teratogeny. Za netoxický bývá považován kovový arsen, který je však v organismu přeměněn ve své toxické sloučeniny. Sloučeniny trojmocného arsenu jsou všeobecně jedovatější než sloučeniny arsenu pětimocného, neboť mohou lépe vnikat do těla. Mezi nejjedovatější sloučeniny arsenu patří oxid arsenitý As₂O₃ (arsenik, otrušík), chlorid arsenitý AsCl₃, dále arsenovodík AsH₃, z organických sloučenin je nejvýznamnější bojový lewisit.

Arsenité sloučeniny

Toxický účinek arsenu je dán jednak jeho působením na enzymy a enzymové systémy, kde se jednak váže na thiolové (-SH) skupiny proteinů, dále rozpoujuje oxidační fosforylace, které probíhají v mitochondriích a tím narušuje tkáňové dýchání. V některých biochemických pochodech arsen nahrazuje fosfor a inhibuje tak příslušné enzymy. Arsen má také přímý účinek na epitel kapilár, vyvolává poškození stěny cév a zvyšuje jejich křehkost.

Rozpustné soli arsenu se téměř z 90% vstřebávají po požití ústy, některé sloučeniny arsenu se absorbují dobře plícemi a sliznicemi. Poměrně dobře prochází placentární bariérou a při stálé expozici v průběhu těhotenství se arsen hromadí v plodu. Sloučeniny arsenu jsou detoxikovány methylací na monomethyl a dimethyl sloučeniny arsenu. Dostane-li se do organismu tolik arsenu, že nemůže být detoxikován, hromadí se v játrech, kostech, nehtech a vlasech, kde je navázán zejména na S-S můstky keratinu. Na nehtech se vytvářejí bílé proužky, které se objevují asi 6 týdnů po intoxikaci. Vylučován je arsen především močí ve formě anorganické i ve formě methylovaných metabolitů. Dávka 200 mg arseniku podaná ústy usmrcuje v průběhu několika hodin.

Při otravě anorganickými arsenitými sloučeninami se objevují zejména problémy trávicí soustavy, tj. nevolnost, zvracení, kolikovité bolesti, krvavý vodnatý průjem... Ty vedou k celkové dehydrataci organismu a oběhovému selhání. Projevuje se poškození jater a ledvin. Při průniku inhalační cestou se dostavují bolesti na hrudníku, dráždivý kašel a zánět průdušek. Sloučeniny arsenu jsou také neurotoxické, neboť mozek není dostatečně prokrvován, může také docházet do krvácení do mozku v důsledku poškození kapilár. Smrt může nastat paralýzou centrální nervové soustavy.

Při chronické expozici malým dávkám sloučenin arsenu vzniká návyk. Navyklí jedinci pak mohou snášet bez problémů dávky mnohonásobně převyšující běžnou smrtelnou dávku. Příznaky chronické otravy se nevyvinou u všech postižených. Rozvíjí se zejména poškození nervové soustavy (nejprve periferních nervů, později centrální nervové soustavy), což se projevuje zejména svalovou slabostí. Problémy trávicí soustavy mohou vést až k cirhóze jater. V důsledku poškození kapilár mohou vznikat až gangrény dolních končetin. Je zajímavé, že jednorázové podání stopových množství arsenu má opačný, tedy posilující účinek, neboť dochází k efektu, zvanému hormeze, kdy se tělo ve snaze ubránit se jinak neškodnému množství arsenu podnikne protiúčinek, který má za následek posílení organismu.

Jako účinný protijed při otravách arsenem se podává dimerkaprol (2,3-disulfanyl-1-propanol). Dimerkaprol jakožto dithiol svými dvěma -SH skupinami váže arsen za vzniku stabilního chelátu, který je z organismu postupně vylučován. Arsen má k této látce větší afinitu, než k -SH skupinám enzymů.

Arseničné sloučeniny

Arseničné sloučeniny jsou méně jedovaté než sloučeniny arsenité, ale zato jsou karcinogennější. Nejčastěji vzniká rakovina plic, která se může vyvinout až za velmi dlouhou dobu po expozici. 35 až 45 let po začátku opakovaného styku s arsenem nejsou ničím výjimečným. Jsou-li zároveň přítomny dusičnany a dusitany, je karcinogenní účinek arsenu ještě zesílen. Častá je také rakovina kůže, vznikající po expozici arsenem na osvětlených částech těla.

Arsenovodík AsH₃

Arsenovodík (arsan) je jedovatý plyn, páchnoucí po česneku. Způsobuje zejména rozklad červených krvinek a hemoglobinu. Při akutní otravě postižený umírá na selhání ledvin, případně na zástavu srdce. Při chronické otravě patří k hlavním příznakům chudokrevnost, rozklad hemoglobinu, případně žloutenka.

Lewisit C₂H₂AsCl₃

Lewisit neboli (2-chlorvinyl)arsindichlorid, tedy adiční sloučenina acetylenu a chloridu arsenitého, je známým bojovým plynem. Má zpuchýřující účinky, proniká kůží do hlubších vrstev škáry, kde napadá buňky a jejich DNA, přičemž se vyvíjejí ošklivé puchýře. Při postižení lewisitem se podává antidotum dimerkaprol.

Antimon Sb

Sloučeniny antimonu jsou méně toxické než sloučeniny arsenu, princip toxicity je však podobný. Sloučeniny se špatně vstřebávají, rozpustné sloučeniny v trávicím traktu hydrolyzují, nerozpustné jsou málo toxické. Mezi nejtoxičtější sloučeniny antimonu patří vínan antimonylodraselný (dávivý vinný kámen), který je stejně jedovatý jako oxid arsenitý i se stejným obrazem otravy. Používá se jako antiparazitikum.

Bismut Bi

Sloučeniny bismutu jsou jedovaté, avšak kvůli probíhající hydrolýze jsou obtížně vstřebatelné. Otrava se podobá otravě sloučeninami olova či rtuti. Při chronické expozici se objevuje zvýšené slinění a šedočerné povlaky na dásních. Dochází zejména k poškození ledvin, rozpustné soli vyvolávají zástavu močení. Poškozena bývá i nervová soustava.