informacje



Pokazywanie postów oznaczonych etykietą trucizny. Pokaż wszystkie posty
Pokazywanie postów oznaczonych etykietą trucizny. Pokaż wszystkie posty

czwartek, 23 lipca 2015

Dlaczego pokrzywa parzy?

Kiedy zadano mi kiedyś to pytanie odpowiedziałem "Bo ma w sobie kwas mrówkowy". Ale potem poszukałem na ten temat informacji i stwierdziłem, że jednak trochę nie do końca.

Pokrzywa zwyczajna jest bardzo pospolitą rośliną z rodziny pokrzywowatych. Chętnie porasta śmietniki i wilgotne nieużytki, niejednokrotnie tworząc wysoki po pierś parzący, gęsty gąszcz. Może być jadana, bywa używana jako zioło, dostarcza też dobrej jakości włókna. Jednak najbardziej charakterystyczną jej cechą jest zdolność do wywoływania "oparzeń" będących w rzeczywistości stanem zapalnym skóry, ze swędzeniem, zaczerwienieniem i powstaniem bąbli. Odpowiedzialne są za to woski parzące, będące właściwie ostrymi igłami. Każdy włosek to wyspecjalizowana, silnie wydłużona komórka o ściankach nasyconych krzemionką. Przy dotknięciu, końcówka włoska odłamuje się, zaś reszta wbija się płytko w skórę. Lekkie nadciśnienie wewnątrz włoska wstrzykuje ok. 0.0004 mg silnie drażniącego soku.
Co zaś powoduje tak wyraźną reakcję?

Jad zawarty we włoskach parzących pokrzywy jest bardzo przemyślnie skomponowaną mieszanką. Zawiera substancje drażniące w tym kwas mrówkowy i kwasy żywiczne,  substancje wywołujące stan zapalny jak histaminę, czynniki stymulujące układ odpornościowy jak leukotrieny a na dodatek zawiera neuroprzekaźniki takie jak serotonina czy acetylocholina, dzięki czemu wszystkie te nieprzyjemne odczucia odbierane są jeszcze efektywniej i silniej.[1] Przy czym jeśli chodzi o kwas mrówkowy, ma on małe znaczenie - w badaniach roślin znaleziono go w śladowych ilościach, w niektórych próbkach w ogóle nie znaleziono, dlatego sądzi się że głównymi czynnikami drażniącymi są kwasy żywiczne, możliwe też że kwas szczawiowy i winowy[2]. Być może czynnikiem podrażniającym jest peptyd moroidyna wywołujący silne odczyny zapalne.
W efekcie wstrzyknięcia takiej mieszanki, w skórze rozwija się miejscowy stan zapalny, zaś drażnienie zakończeń nerwowych produkuje kłujący ból i swędzenie. Drapanie oparzonego miejsca tylko pogarsza sytuację. U osób z astmą, poparzenie pokrzywą może wywołać atak - co ciekawe, wyciągi z ziela są polecane jako ziołowy lek na tą chorobę.

Jak można sobie poradzić z takim oparzeniem?
Cóż, skoro kwas mrówkowy nie jest głównym czynnikiem parzącym, to polecane środki o odczynie zasadowym, a więc soda, cebula, mleczko magnezowe czy wapno, nie będą skuteczne. Trudno też ocenić skuteczność szczawiu, cytryny czy babki pospolitej - choć w tym ostatnim przypadku wykazano pewną skuteczność w leczeniu pokrzywek[3]. Wydaje się więc, że poza powstrzymywaniem się od drapania, pozostają żele chłodzące z mentolem, lub żele łagodzące antyhistaminowe, takie same jak używane przy pokrzywkach i ukąszeniach owadów.

Ale pokrzywa to nie jedyna parząca roślina. Do rodziny pokrzywowatych należy też australijski rodzaj Dendrocnide, tak zwane "parzące drzewa", wywołujący niebezpieczne oparzenia. Liście tego niewysokiego drzewa pokryte są włoskami, które wbijają się w skórę i odłamują. Zawierają sok z dużą ilością moroidyny - krótkiego peptydu powodującego powstawanie silnych połączeń między histaminą a białkami zawierającymi tryptofan. W efekcie poparzony czuje nieznośny ból i swędzenie, które zależnie od wielkości oparzenia potrafią utrzymywać się kilka dni, tygodni a w szczególnych przypadkach do kilku miesięcy.
W miejscu oparzenia tworzą się drobne, czerwone plamy, często łączące się, i masywne obrzęki. Zdarzały się przypadki śmiertelne wśród ludzi i zwierząt. W razie poparzenia ważne jest aby szybko wyjąć ze skóry wbite włoski, zwykle odrywa się je taśmą klejącą lub płatkami z woskiem, ból może też złagodzić przemycie skóry rozcieńczonym kwasem solnym. Poza tym stosuje się preparaty antyhistaminowe.[4]
Na Nowej Zelandii rośnie inny krzew z rodzaju pokrzywa - Urtica ferox, nazywany też Ongaonga.
 Ten niski krzew o charakterystycznych lancetowatych, postrzępionych liściach posiada długie kolce na brzegu blaszki liściowej. Przy dotknięciu wstrzykują trujący sok o składzie podobnym do jadu pokrzywy, ale o silniejszym działaniu. Notowano już zgony w przypadku poparzenia dużej powierzchni ciała.[5]

Liczne rośliny parzące występują w Ameryce. Najbardziej znane to trujący bluszcz, sumak jadowity i trujący dąb - należące do rodzaju Toxicodendron. Do tego ostatniego rodzaju należy też drzewo lakowe, nazywane sumakiem japońskim (dawniej uważano że należy do rodzaju Sumak, podobnie jak sadzony u nas w parkach Sumak octowiec, ale okazało się że rośliny nie są spokrewnione). Wszystkie te rośliny zawierają substancję Urushiol będący polifenolem, pochodną katecholu podstawionego wielonienasyconym łańcuchem alifatycznym.

Mieszanina podobnych związków występuje w soku rośliny i na powierzchni liścia jako oleista warstewka. W drzewie lakowym stanowi główny składnik mlecznego soku. Po wystawieniu na powietrze polimeryzuje tworząc odporną na ścieranie, nie rozpuszczalną w wodzie i rozpuszczalnikach, połyskliwą masę. Właśnie z mlecznego soku sumaka japońskiego wytwarzano w dawnych wiekach lakę, używaną w Japonii do pokrywania drobnych przedmiotów, parawanów, skrzynek na biżuterię, mebli czy nawet ubrań. Znana jest zwłaszcza laka czerwona, oraz przedmioty pokrywane reliefową różnobarwną laką.[6]
Urusihol w kontakcie ze skórą wywołuje reakcje alergiczne objawiające się świądem, wysypką, zaczerwieniami a u osób wrażliwych także powstawaniem pęcherzy jak przy poparzeniach. Wysypka i świąd zwykle ustępują w ciągu dwóch tygodni, po pęcherzach mogą pozostawać blizny. Częste narażenie może prowadzić do uwrażliwienia oraz silniejszych odczynów alergicznych.
Wchłonięty przez skórę Urusihol łączy się z białkami komórek naskórka. Część po utlenieniu do formy chinonowej wędruje drogami limfatycznymi do węzłów chłonnych, gdzie aktywizuje limfocyty. W efekcie limfocyty zaczynają atakować komórki naskórka w miejscu dotknięcia. W przypadku spożycia reakcje stają się uogólnione.
W przypadku kontaktu skóry z trującym bluszczem, zaleca się możliwie szybkie zmycie skóry wodą z mydłem, w razie pojawienia się wysypki stosuje się maści łagodzące i ściągające, kremy antyhistaminowe a w cięższych stanach także leki steroidowe.[7]

Podobne związki pojawiają się też w innych roślinach z rodziny nanerczowatych, na przykład w skorupce orzecha nerkowca zawarty jest kwas anakardiowy (anacardic acid) będący pochodną kwasu salicylowego i wywołujący podobne reakcje alergiczne. Dlatego też w handlu dostępne są bądź orzechy nerkowca łuskane bądź prażone. Z oddzielonych skorupek orzechów wyodrębnia się kardanol, używany do utwardzania żywic epoksydowych i do tworzenia odpornych na ścieranie powłok.[8]




Zbliżone związki można znaleźć też w liściach mango i pistacji, nie ma ich natomiast w owocach. Związek o podobnym działaniu zawiera też zielona osnówka nasion Miłorzębu.

Całkiem inny mechanizm parzący dotyczy znanego w ostatnim czasie Barszczu Sosnowskiego. Roślina zawiera dużą ilość furanokumaryn, związków pochłaniających ultrafiolet, które po wchłonięciu przez naskórek powodują uwrażliwienie skóry na światło i ciężkie oparzenia słoneczne. Kontakt z barszczem nie powoduje początkowo zauważalnych objawów, nie odczuwa się parzenia, kłucia czy swędzenia. Dopiero po kilku godzinach pojawia się swędzenie i ból, na skórze pojawiają się zaczerwienienia, w cięższych formach rozległe pęcherze i oparzenia do III stopnia. Przy rozległych poparzeniach pojawia się wstrząs. W przypadku pojawienia się oparzeń, na skórze mogą pozostawać blizny, natomiast przy lżejszych stanach po zniknięciu zaczerwienień skóra staje się ciemniejsza i bardziej wrażliwa na światło. Ogółem objawy bardzo przypominają silne poparzenia słoneczne.[9]

W tym przypadku po kontakcie z barszczem skórę należy umyć wodą i mydłem, oraz osłonić przed działaniem światła na co najmniej dobę lub dwie. W razie pojawienia się zaczerwienień, należy stosować żele łagodzące i maści z hydrokortyzonem, opuchliznę zmniejszają preparaty ściągające jak Altacet.

Podobne substancje mogą występować też w innych roślinach z rodzaju Selerowatych, zwłaszcza w liściach pasternaku i selera, a także w arcydzięglu, jednak w tym przypadku nie są tak niebezpieczne. Furanokumaryny występują też w olejkach ze skórki owoców cytrusowych.

------------
Źródła
[1] http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1476-5381.1956.tb01051.x/pdf
[2] http://www.pubfacts.com/detail/16675601/Identification-of-oxalic-acid-and-tartaric-acid-as-major-persistent-pain-inducing-toxins-in-the-stin
[3] http://pelagiaresearchlibrary.com/european-journal-of-experimental-biology/vol4-iss3/EJEB-2014-4-3-311-314.pdf
[4]  http://www.antoranz.net/CURIOSA/ZBIOR13/C3250/3296_QZE11059_gympie-gympie.HTM
[5] http://www.terrain.net.nz/friends-of-te-henui-group/plants-native-botanical-names-r-to-z/tree-nettle-urtica-ferox.html
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Toxicodendron_vernicifluum
[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Urushiol-induced_contact_dermatitis
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Anacardic_acids
[9] https://pl.wikipedia.org/wiki/Barszcz_Sosnowskiego

https://en.wikipedia.org/wiki/Urtica_dioica
* https://en.wikipedia.org/wiki/Urushiol
* https://en.wikipedia.org/wiki/Contact_dermatitis
* https://en.wikipedia.org/wiki/Irritant_contact_dermatitis
* https://en.wikipedia.org/wiki/Phytophotodermatitis

czwartek, 11 czerwca 2015

6 substancji z którymi wolałbym nie pracować

Inspiracją do wpisu był ten, niedawno opublikowany film popularnonaukowy z serii "Uwaga! Naukowy bełkot":
Jest to cenna seria, w ciekawy sposób przedstawiająca informacje z różnych dziedzin, jednak z tym odcinkiem mam pewien kłopot - autor chyba nie zupełnie rozsądnie zebrał 6 groźnych substancji pod mylącym tytułem a opowiadając o nich zastosował nadmierne uproszczenia. Co postaram się pokrótce objaśnić zanim podam swoją listę

Z czym można pracować i co nie jest naj
Jedną z maksym przypisywanych Einsteinowi jest ta o przekazywaniu informacji, mówiąca że należy upraszczać jak można, ale nie bardziej. Bo jeśli coś uprościmy za bardzo, możemy wprowadzić inną osobę w błąd.
Ten problem dotyczy Polonu-210 opisanego przez autora jako "najbardziej promieniotwórcza substancja znana Ludzkości". Jak tłumaczy w komentarzach, wybrał tą substancję, bo jest dostępna w stosunkowo dużych ilościach, silnie radioaktywna i ma na tyle długi czas półrozpadu, że człowiek zdąży się nią zatruć. Ale o tym w filmie nie wspomina. Widz dostaje tylko prosty przekaz "Polon-210 jest najbardziej promieniotwórczy w ogóle", co nie jest prawdą.

Zgodnie z definicją aktywności promieniotwórczej, jest to szybkość z jaką następują rozpady promieniotwórcze. Największą aktywność mają te z najkrótszymi czasami półrozpadu i małymi masami, z czego wynika że najbardziej promieniotwórczą substancją jest Wodór-7 o czasie półtrwania 2,3×10−23 s i masie 8 unitów.
Tak że akurat Polon-210 byłby raczej "najbardziej promieniotwórczą substancją z jaką można się zetknąć" w tym znaczeniu, że jest stosunkowo dostępny i niektórzy muszą z nim pracować - choć można spekulować czy przypadkiem bardziej szkodliwy nie jest ameryk-243, spotykany w czujnikach dymu, który jest wytwarzany w większych ilościach a oprócz mało przenikliwego promieniowania alfa, produkuje też wysokoenergetyczne promienie gamma.
Podobny problem dotyczy "najbardziej palnej substancji" czyli trifluorku chloru, bo przecież fluorek ten sam w sobie nie jest specjalnie palny - jest natomiast silnym środkiem zapalającym, powodującym zapłon innych substancji z którymi się zetknie, a przy tym przeżerający substancje niepalne.
Myślę, że wśród najbardziej palnych substancji na pewno znajduje się silan, czyli krzemowy analog metanu. Duże powinowactwo krzemu do tlenu i ujemna jonizacja wodoru powodują, że w mieszance z tlenem ulega samozapłonowi w temperaturach około -100 °C, przy czym różne prace podają różne dane, w jednej opisano zapłon mieszanki z powietrzem w temperaturze -162 °C[1] Natomiast silniejszym od trifluorku chloru środkiem utleniającym i zapalającym inne substancje jest zapewne difluorek ditlenu, potrafiący zapalić stały metan w temperaturze 90 K.[2]

Inny problem dotyczy pozostałych substancji - tematem filmu są substancje "z którymi wolelibyście nie pracować" bo są niebezpieczne, trudne do obsługi, groźne jeśli się z nimi zetknąć. Tylko że w tym kontekście materiał wybuchowy oktanitrokuban pomimo swej niesamowitej siły wybuchowej zupełnie do zestawienia nie pasuje, jest bowiem stosunkowo bezpieczny - nie wybucha pod wpływem wstrząsów, nie powinien eksplodować nawet po uderzeniu młotkiem, dopiero wybuch spłonki inicjującej wywołuje eksplozję. Osobiście wolałbym pracować z nim, niż z na przykład chloranem potasu (jest ciekawszy).

Dlatego do zestawienia pasuje właściwie tylko batrachotoksyna, dwucyjan i ten bardzo azotowy materiał wybuchowy, eksplodujący spontanicznie.

Trochę zdziwiło mnie zatem, że autor filmu zapomniał o kilku innych substancjach, które warto tu pokrótce opisać. 

Z czym ja wolałbym jako chemik nie pracować:

1. Diselenek węgla
Analog dwusiarczku węgla, przydatny w niektórych syntezach. A przy tym związek niesamowicie wprost śmierdzący. Po tym jak w 1936 roku otrzymano go po raz pierwszy, konieczna była ewakuacja najbliższej miejscowości, leżącej po zawietrznej stronie laboratorium. Jest lotny, łatwo przenika przez gumę i wchłania się do organizmu, łatwo przenika przez błony komórkowe i jest neurotoksyczny. Chemik pracujący z tym związkiem przez dłuższy czas otoczony byłby banieczką nieznośnego zapachu i bez wątpienia znalazłby wolne miejsce w tramwaju.
Podobne efekty mogą dawać też inne związki selenoorganiczne, jak selenol, analog etanolu, czy selenofenol.

Nie chcę zostać na kilka tygodni człowiekiem-skunksem, więc pracy z tym związkiem będę unikał.

2. Dimetylortęć
Jedna z najsilniejszych znanych trucizn. Dawka śmiertelna dla człowieka właściwie nie jest znana, estymuje się ją na podstawie kilku wypadków śmiertelnych. Znanym przypadkiem było zatrucie badaczki Karen Wetterhahn, której na rękawiczki rozprysnęło się ok. 0,05 ml substancji. Przeniknęła przez rękawiczki i w krótkim czasie wchłonęła się przez skórę w ilości wystarczającej do zabicia. Z batrachotoksyną czy jeszcze silniejszą ciguarotoksyną można w miarę bezpieczne pracować, z dimetylortęcią nie jest już tak dobrze.
Tak że jeśli na prawdę nie będzie mi to do czegoś potrzebne, wolę z tą substancją nie pracować.

3. Benzo-a-piren
Jeden z najważniejszych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) będących rakotwórczymi składnikami dymu. Metabolity benzo-a-pirenu łączą się z DNA wywołując mutacje. Spożyty wywołuje raka żołądka i jelit, obecność w powietrzu sprzyja nowotworom płu, a zanieczyszczenie skóry może wywołać raka skóry. W niektórych badaniach już jednokrotna iniekcja podskórna ekstraktu zwierającego WWA wywoływała nowotwory u badanych zwierzat.

Tak że pracy nad tym związkiem czystym, lub w ekstraktach wolałbym też unikać.

4. Gaz musztardowy
Środek bojowy będący silnym środkiem alkilującym. Wywołuje silne oparzenia skóry które ujawniają się nawet dobę po kontakcie z substancją, wchłonięty drogą inhalacyjną daje objawy zatrucia z dużym opóźnieniem, od 4 do 6 godzin dla małych dawek (dla dużych natychmiastowo). Jest potwierdzonym środkiem rakotwórczym.

Tak więc pragnącym zachować zdrowie i ładną twarz też radzę unikać styczności z tą substancją

5. Azydek sodu
Sól kwasu azotowodorowego, zawierająca trzy połączone atomy azotu. Azydki nieorganiczne zwykle są stosowane w syntezie azydków organicznych, oraz 1,2,3 triazyn, ewentualnie tetrazolu. Niestety azydki są związkami nietrwałymi i bardzo silnie trującymi, porównywalnie z cyjankami. Chętnie hydrolizują do azotowodoru, gazu bardziej toksycznego niż tlenek węgla, który w śladowych, niewyczuwalnych stężeniach jest w stanie wywołać zatrucie. Ekspozycja wywołuje mdłości, bóle głowy, uszkodzenie włókien nerwowych, zaburzenia oddychania zaś działaniem długofalowym po zatruciu jest uszkodzenie wątroby i jąder. Zatrucia tym związkiem wśród chemików są notowane dość często.
Przy ogrzewaniu potrafią eksplodować. Z jonami metali ciężkich tworzą wrażliwe na wstrząsy i nacisk azydki, używane czasem jeszcze w spłonkach.

Tak więc z tymi związkami bez konieczności też dobrze by było nie pracować

6. Siarczan niklu
Ten związek jest akurat stosunkowo często spotykany w laboratoriach chemii nieorganicznej. Jego głównym niebezpieczeństwem jest łatwość wywoływania alergii - powtarzalny kontakt ze związkiem skutkuje rozwinięciem się alergii na nikiel i kilkunastu procent ludzi. A zaistnienie takiej alergii może potem poważnie utrudniać życie, w związku z występowaniem niklu w wielu stopach metali używanych w elektronice czy medycynie.

------
[1] http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/24448.pdf
[2] http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00893a004

czwartek, 12 lutego 2015

Wielka pomarańczowa chmura

Wiadomość jaką zobaczyłem właśnie w portalach informacyjnych jest tak nietypowa, że muszę o tym napisać.

Nad ranem w zakładach chemicznych na obrzeżach miasta Igualada, w Hiszpanii (region autonomiczny Katalonia) doszło do nietypowego wypadku - prawdopodobnie pomyłka przy przenoszeniu chemikaliów z pojemnika do pojemnika doprowadziła do eksplozji i wytworzenia wielkiej pomarańczowej chmury, która rozeszła się nisko nad miastem. Wygląda to doprawdy apokaliptycznie:


Sądząc po tym jak rozchodzi się chmura, w okolicy musi występować inwersja temperatur - powietrze w warstwie nad ziemią jest chłodniejsze niż warstwy wyższe. Ponieważ powietrze cieplejsze ma mniejsza gęstość, zaś unoszenie oparów polega na wypieraniu mniej gęstego powietrza nad bardziej gęste, chłodniejsze, inwersja temperatur powoduje że wszelkie dymy i opary zatrzymują się na pewnej wysokości, tam gdzie przebiega granica między masami powietrza, nie mogąc unieść się wyżej w ciepłym powietrzu górnej warstwy. Właśnie to zjawisko powoduje powstawanie smogu nad miastami, który wieczorem obejmuje warstwę kilkudziesięciu metrów przy powierzchni, nad którą sięgają szczyty wieżowców. Jest szczególnie dotkliwe gdy miasto znajduje się w kotlinie między wzgórzami a wiatr jest słaby - czego przykładem choćby strasznie zasmożony Kraków.

W przypadku  Igualady na zdjęciach widać podobną sytuację:


Ale czemu piszę o tym na blogu chemicznym?
Jak podają media, do wypadku doszło po zmieszaniu kwasu azotowego z chlorkiem żelaza. W takiej sytuacji dla chemika oczywiste powinno być, że gazem jest dwutlenek azotu, będący bardzo toksycznym gazem.
Kwas azotowy, będący utleniaczem, reaguje z chlorkiem żelaza II będącym reduktorem. Żelazo II utlenia się do żelaza III, część jonów azotanowych V redukuje się do tlenku azotu II, stąd proste równanie:
3 FeCl2 +  10 HNO3 → 3 Fe(NO3)3 + 2 H2O + NO + 6 HCl
Tlenek azotu II jest gazem bardzo nietrwałym - w zasadzie jest to obojętny rodnik z jednym niesparowanym elektronem Natychmiast więc po zmieszaniu z powietrzem reaguje z tlenem i utlenia się do dwutlenku azotu:
2 NO + O
2
→ 2 NO
2
Który jednak nadal jest gazem bezbarwnym.
Ten jednak w takiej formie nadal nie jest gazem trwałym - bardzo chętnie zamienia się w dimer, nazywany tetratlenkiem diazotu IV, i to właśnie ten gaz ma pomarańczowo-brunatny kolor:
2 NO
2
is in equilibrium with N
2
O
4
Równanie zawiera charakterystyczny znak przeciwnie skierowanych strzałek. Oznacza to, że mamy do czynienia z pewną równowagą. Im niższa temperatura, tym chętniej związek występuje w formie dimeru, im wyższa tym łatwiej rozpada się na monomer i tym więcej jest w nim formy pojedynczej, co pięknie pokazuje ten przykład:
Tlenek Azotu IV w różnych temperaturach. Od lewej: +50 °C, +35 °C,+ 25 °C, 0 C, -196 °C
Równowaga między tymi formami chętnie jest prezentowana w szkołach, tutaj bowiem zależność równowagi od temperatury widać naocznie.

Zatem po zmieszaniu chemikaliów zaszły trzy reakcje jedna po drugiej, a uwolniony gaz wypłynął nad miasto. I tak oto powstała brązowa chmura.
Czy jest groźna?
Dwutlenek azotu stanowi gaz toksyczny, duszący i podrażniający błony śluzowe. Wiąże się to z faktem, iż rozpuszczając się w wodzie tworzy mieszaninę kwasów azotowego V i azotowego III, i właśnie następowanie tego procesu w wilgoci naszych oczu i płuc powoduje szkodliwe skutki.
Miejmy nadzieję że wiatr z czasem rozwieje chmurę. Na razie najnowsze zdjęcia pokazują jak powoli rozpełza się na okolicę:

Najlepszą sytuacją byłoby rozwianie oparu przez wiatr. Mocniejszy deszcz też byłby dobry bo szybko oczyściłby atmosferę a kwasy by się rozcieńczyły. Najgorsza byłaby mgła albo mżawka, wtedy powstawałyby małe bardzo kwaśne kropelki opadające na ziemię i działające korozyjnie i podrażniająco.

Postsciptum
Pomarańczowa chmura ostatecznie została rozwiana, poza podrażnieniami oczu nie wywołała większych szkód. Wedle ostatnich oświadczeń firmy chemicznej, do wypadku doszło gdy kwas azotowy został wlany do kilkuset litrowego pojemnika z kwasem mrówkowym. Kwas mrówkowy także jest reduktorem, a reakcja między tymi substancjami powoduje wydzielenie dużej ilości ciepła, dwutlenku węgla i tlenków azotu.
 Dokładnie identyczny przypadek zdarzył się w 1988 roku we Włoszech, gdzie kwas azotowy wlano do cysterny zawierającej kwas mrówkowy, będący zapewne pozostałością środka czyszczącego. W tamtym przypadku zawory cysterny zakręcono. Wzrost temperatury i wydzielanie się gazów spowodowały eksplozję, która rozsadziła cysternę i odrzuciła na dużą odległość fragmenty konstrukcji. Wybuch i poparzenie gorącym kwasem spowodowały śmierć jednej osoby i poranienie 10 pracowników. Szczątki cysterny uszkodziły kilka budynków a fala uderzeniowa wybiła szyby w promieniu trzystu metrów. Uwolniona chmura tlenków azotu rozprzestrzeniła się po okolicy, udało się ją jednak częściowo zneutralizować kurtyną wodną i zepchnąć nad morze przy pomocy helikoptera.[1]

-------
[1] http://www.factsonline.nl/free-example/10257/chemical-accident-in-italy-with-nitric-acid

poniedziałek, 12 stycznia 2015

Chemicy i ich zatrucia

W  artykule na temat anegdot o chemikach, gdzie omawiałem ich odkrycia, wspomniałem że w odróżnieniu od słodzików czy innych dobroczynnych substancji, o tych którzy przypadkiem odkryli silną truciznę mogliśmy nie usłyszeć. Tymczasem wygląda na to, że jednak nie. Niektóre takie przypadki znanych zatruć chemików udało mi się wygrzebać.
A wszystko przez nieostrożność i odrobinę pecha...

Kropla która powali słonia
W roku 1964 grupa badaczy pod przewodnictwem Kennetha Bentley'a zajmowała się otrzymywaniem pochodnych tebainy, opiatu podobnego do morfiny, o nowych, bardziej korzystnych właściwościach leczniczych. Zasadniczo wiedzieli oni, że otrzymywane związki mogą mieć działanie na organizm, najwyraźniej jednak nie pilnowali się tak bardzo, skoro pewnego dnia jeden z nich zamieszał w dzbanku kawy szklaną bagietką, zanieczyszczoną śladami nowo otrzymanego związku. Śladowe ilości związku wystarczały, aby dziesięciu badaczy wpadło w śpiączkę. Jak się potem okazało, nowa pochodna, nazwana potem Etorfiną, jest 2 tysiące razy silniejsza od morfiny. Nie nadaje się na narkotyk bo zbyt łatwo można ją przedawkować. Znalazła zastosowanie do obezwładniania dużych zwierząt, efekt usypiania następuje bowiem bardzo szybko i równie szybko ustępuje po podaniu antidotum.[1]

Etorfina w dawce 4 mg jest używana w strzałkach do usypiania słoni.


Kapnęło
Gdy w grudniu 1936 roku chemicy IG Farben pod przewodnictwem Gerharda Schradera otrzymali nowy związek fosforoorganiczny, sądzili że będzie to tylko kolejny insektycyd, do zwalczania mszyc albo wszy. O tym że środek może się okazać skuteczną bronią wobec ludzi, przekonali się w styczniu zupełnie niechcący, gdy jednemu z asystentów kapnęła na stół jedna kropla nowego związku. Wkrótce kilku chemików doznało bólu głowy, duszności i zwężenia źrenic. Objawy osłabienia utrzymywały się u niektórych do kilku tygodni. Nowym związkiem zainteresowało się wojsko. Dziś znany jest jako środek paralityczno-drgawkowy Tabun.[2]

Niebezpieczne eksperymenty
Świetny chemik Humphry Davy, znany z wykorzystania prądu elektrycznego do wyizolowania nowych pierwiastków, u początków swej kariery naukowej zajmował się badaniem wpływu różnych gazów na organizm ludzki. To on doprowadził do tego, że wdychanie gazu rozweselającego stało się popularną rozrywką. Jako pierwszy też zauważył że gaz ten działa znieczulająco, ale inni badacze zignorowali to doniesienie. W pewnym okresie stał się nawet uzależniony od tego środka.

Mniej znanym epizodem tych badań, było doświadczenie z wdychaniem gazu świetlnego - produktu przepuszczania pary wodnej przez żarzący się węgiel, zawierającego znaczne ilości wodoru i tlenku węgla, czyli czadu. Oba te gazy są palne i przez długi czas używano ich do latarni miejskich. Davy sprawdzał działanie gazu, nie wiedząc w jak wielkim jest niebezpieczeństwie.
Nabrał go do pęcherza i przy pomocy rurki wziął pierwszy wdech. Był wtedy sam, nie przyszło mu do głowy angażować asystenta. Po pierwszym hauście gazu poczuł duszności i ból w piersi po czym zemdlał. Torba z gazem obsunęła mu się a rurka wypadła z ust. I całe szczęście, bo drugiego wdechu mógłby nie przeżyć. Po odzyskaniu przytomności zmierzył sobie jeszcze puls i wyszedł do ogrodu gdzie zemdlał jeszcze raz. Ale po kilku dniach powtórzył doświadczenie i opisał wyniki.[3]

Równie niebezpieczny był zwyczaj Karola Scheelego aby próbować i wąchać substancji nad którymi pracował. Gdy w wieku 46 lat zmarł lekarze podejrzewali zatrucie rtęcią, sądząc jednak po liście badań i ich opisach mogła być to kombinacja zatrucia rtęcią, arsenem i kwasem fluorowodorowym.

Prezentacja
Thomas Midgley, o którym wspominałem w poprzednich wpisach (to ten który przemywał oczy rtęcią) najbardziej znany jest z dwóch odkryć - zastosowania freonów w chłodnictwie i związków ołowiu jako przeciwstukowego dodatku do benzyny. W tym ostatnim przypadku wytwarzanie i przechowywanie dodatku, którym był tetraetylenek ołowiu, było procesem bardzo niebezpiecznym. Po kilku śmiertelnych zatruciach w zakładzie Du Pont pracownicy zastrajkowali a prasa rozpisywała się na temat planów dodawania trucizny do paliwa.
Dlatego też Midgley w 1924 roku zorganizował nietypową konferencję prasową. Przekonywał na niej, że ilości związku jakie znajdą się w paliwie są mniej toksyczne niż sama benzyna, a nawet - tutaj wyjął buteleczkę z czystym tetraetylenkiem - i czysty nie jest tak trujący jak to mówią. Na dowód odkręcił buteleczkę i zaciągnął się jej oparami. Potem wylał odrobinę na ręce i rozsmarował. Tak więc widzicie państwo, nic się nie dzieje - przekonywał.
Po tej prezentacji musiał pójść na kilkumiesięczny urlop, podczas którego zmagał się z objawami ciężkiego zatrucia ołowiem.[4]

Pomimo zabezpieczeń
Czasem jednak zabezpieczenia niewiele pomogą. Gdy w 1996 roku Karen Wetterhahn pracowała nad dimetylortęcią, znajdowała się w nowoczesnym laboratorium, a podnosząc fiolkę z kroplą związku miała na rękach lateksowe rękawiczki a na twarzy zasłonę. Przypadkiem fiolka pękła podczas manipulacji a ok. 0,5 ml związku rozprysnęło się po rękawiczkach. Zgodnie z zasadami zdjęła rękawiczki i części ubioru które mogły zostać skażone i wrzuciła do pojemnika na odpady niebezpieczne. Kilka miesięcy później zaczęła doznawać objawów postępującej degradacji układu nerwowego. Jak się okazało, niewielka ilość dimetylortęci zdążyła w ciągu kilku minut przeniknąć przez rękawiczki i wniknąć w skórę. Stamtąd przedostała się do krwi a potem do mózgu, osiągając śmiertelne stężenie. Niespełna rok po wypadku badaczka zmarła z powodu ciężkiego zatrucia tym związkiem.[5]

-------
[1]  http://file.zums.ac.ir/ebook/190-Drugs%20of%20Abuse-Michael%20J.%20Ph.D.%20Kuhar-0761479449-Marshall%20Cavendish%20Corporation-2012-320-$85.pdf str.10
[2]  http://www.epidemiologyandtoxicology.org/files/Nerve_Agents_Sarin_Hx_MoAGEORGE_1_.pdf
[3] Robert Hunt, Dictionary of National Biography volume 14, Humphry Davy
[4]  http://www.psychedelicporcupine.co.uk/2010/05/thomas-midgley-jr-the-worlds-most-destructive-man/
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Karen_Wetterhahn

piątek, 14 listopada 2014

Poison story (7.) - Szatański dymek

Hrabia Hipolit Visart de Bocarme był gwałtownikiem i idealnie nadawałby się na bohatera historycznej tragedii. Pochodził ze znanej i szanowanej belgijskiej rodziny szlacheckiej, mającej majątki w zamorskich koloniach. Wedle rodzinnej opowieści urodził się na statku miotanym sztormem podczas podróży do Malezji, co nadało mu gwałtowny charakter ze skłonnością do awantur. Wychowywany przez malezyjskie matki dostał kiedyś do zjedzenia cząstkę lwiego serca, aby nabrał odwagi. Gdy jego ojciec stracił lukratywne stanowisko w kolonii na Jawie, przeniósł się wraz z nim do Arkansas, gdzie odpierając ataki Indian pomagał w zakładaniu kolejnej kolonii. Włóczył się z traperami i polował na dziką zwierzynę, jednak długo nie wytrzymał na prowincji. Gdy wreszcie w latach 40. XIX wieku wylądował w Belgii był bogaty w doświadczenia, lecz ubogi majątkowo.

Dzięki powiązaniom rodzinnym był jednak wystarczająco "na poziomie" aby móc ożenić się z Lidią Fougnies du Bois, z bogatej rodziny kupieckiej, która dorobiła się na handlu towarami kolonijnymi.
Jak mówiono potem, Lidia miała romantyczne usposobienie, nie dosyć, że zaczytywała się w młodości opowieściami o wielkich miłościach, ale wreszcie sama zaczęła pisać romanse, nie osiągając jednak większego sukcesu.
Żona wniosła pokaźny posag, który pomógł w utrzymaniu czwórki dzieci i średniowiecznego zamku  Bitremont, jednak pieniądze szybko się kończyły. Hrabiostwo musieli zwolnić część służby i ograniczyć niektóre rozrywki  aż wreszcie wyprzedawać ziemię. Pewną nadzieję na poprawę sytuacji dawał spadek po ojcu Lidii, właścicielu potężnego majątku. Niestety gdy otworzono testament okazało się, że większość swego majątku przekazał synowi Gustawowi. Był to człowiek chorowity, od dłuższego czasu narzekający na zdrowie, z powodu amputowanej stopy mający problemy z poruszaniem się, toteż małżonkowie mieli nadzieję na jego szybką śmierć i przekazanie spadku.
Jednak w 1850 roku Gustaw ogłosił, że się zaręcza.

Łatwo domyśleć się reakcji de Bocarme'ów - jeśli właściciel większości majątku ożeni się, w razie jego śmierci pieniądze przypadną żonie. Nie była to zbyt miła perspektywa.
20 listopada Gustaw przybywa do Bitremontu na zaproszenie siostry. Lidia musi niestety odmówić jego prośbie uczestnictwa w ślubie, hrabiostwo będą bowiem w tym czasie wyjeżdżać. Trudno, zdarza się. Wizyta przebiegała zupełnie spokojnie aż do kolacji, kiedy to hrabia wyprosił służbę i dzieci, chcąc zjeść ją tylko z siostrą i szwagrem. Drzwi zostają zamknięte. Atmosfera tej chwili jest najzupełniej odpowiednia, noc była to bowiem burzliwa i deszczowa.
Służący mimo nakazu oddalenia się, kręci się na korytarzu pod jadalnią. Dzięki temu wyraźnie słyszy rumor wewnątrz, trzask przewracanego krzesła i okrzyk "Przebacz!". Po kilku minutach drzwi otwierają się, zaś Hipolit w zmiętym ubraniu  oznajmia zdumionej służbie, że szwagier Gustaw nagle zmarł.
Miał podobno nagle zacząć skarżyć się na ból głowy. Potem osunął się z krzesła a jego ciałem wstrząsały konwulsje. Następnie zwiotczał i przestał oddychać. To z pewnością nagły udar mózgu - stwierdził hrabia, po czym poprosił służących o wiadro octu aby móc obmyć zwłoki i przygotować do pogrzebu. Równocześnie bardzo stanowczo zakazał komukolwiek ze służby udawać się do miasta. Gdy hrabia i hrabina obmywali octem trupa, a następnie skrobali zaplamione deski podłogi, cały czas zapewniając że to tylko tragiczny wypadek, służący opowiedział o wszystkim mieszkającemu obok księdzu. Ten, nie czując się związany żądaniami hrabiego, udał się co prędzej do miasta. Następnego dnia na zamek przybył sędzia aby rzecz zbadać, albowiem sami przyznacie, że okoliczności tej śmierci nie mogły być już chyba bardziej podejrzane.

Zarówno na dłoniach hrabiego jak i na ubraniu zmarłego widać było ślady szamotaniny a nawet głębokie ugryzienie - to skutek konwulsji, tłumaczył Hipolit. Na twarzy i języku zmarłego widać było oparzenia chemiczne - to przez wymioty, tłumaczył hrabia. Sekcja zwłok wykazała śmierć gwałtowną, wskutek wypicia żrącej cieczy, zarazem jednak nie znaleziono tam ani ługu kaustycznego ani kwasu. Co takiego zatem wypił Gustaw?

Zbadaniem wnętrzności zmarłego zajął się świetny chemik Jan Servais Stas, znany z badań nad ustaleniem względnej masy atomowej. On także nie znalazł ani potażu ani kwasu, co jednak zastanowiło go, to że oprócz silnej woni octu wyczuł w preparatach wyraźny zapach cygar. On sam nie znosił tej używki, zakazywał nawet asystentom palenia przed pracą, gdyż byli wówczas przesiąknięci nieznośnym zapachem. Czy zmarły palił cygara? - zapytał policję. Ależ skąd, miał za słabe płuca.
Czy zatem - zastanowił się Stas - śmierć mogło wywołać otrucie wyciągiem tytoniowym? Jeśli nawet tak było, stanowiło kłopot udowodnienie tego przed sądem. Dotychczas bowiem nikt nie opracował metody, mogącej niezbicie dowieść otrucia alkaloidami roślinnymi. Zatem należało taką metodę opracować...


Tytoń szlachetny to silnie rosnąca, jednoroczna roślina zielna z rodziny psiankowatych. W dobrych warunkach dorasta do trzech metrów, szeroko rozkładając duże, gęsto owłosione liście. Pochodzi prawdopodobnie z Andów, i stanowi hybrydę dwóch innych dzikich gatunków w tym machorki, ślady uprawy w tamtym regionie pochodzą z aż XV wieku p.n.e.[1] Ślady użytku w medycynie Indian ameryki północnej pochodzą z pierwszych wieków naszej ery. Wyciągi rośliny używane były do opatrywania ran i jako środek przeciwbólowy, wraz z szałwią na kaszel i choroby płuc. Tytoń palony w drewnianych fajkach, często z dodatkiem innych ziół, był środkiem mogącym zarówno oczyszczać myśli jak i prowadzić do odurzenia z halucynacjami, z tego też powodu uważany był za dar bogów i używany w magicznych i szamańskich rytuałach. Słynna "fajka pokoju" stanowi najbardziej znany przykład; jej palenie było zarówno symbolem zawarcia przymierza jak i sposobem odprawiania modlitw, które wraz z dymem miały unieść się do nieba. Ceremonia palenia była traktowana jak rytuał religijny, a roślina jak świętość, z tego też powodu nadużywanie tytoniu było powszechnie potępiane.
Po przybyciu pierwszych Europejczyków, zostali oni poczęstowani tytoniem. Stanowił on też prezent pojednawczy a nawet walutę. Oczywiście biały człowiek nie specjalnie przejmował się rytuałami i obyczajami tubylców, toteż tytoń zaczęto stosować jako codzienną używkę. Za pierwszego nałogowego palacza uważany jest powszechnie członek pierwszej wyprawy Rodrigo de Jerez, który spotkał się na Kubie ze zwyczajem palenia zwitków liści. Tak sobie to przypodobał, że zebrawszy odpowiedni zapas, praktykował palenie w rodzinnym miasteczku Ayamonte a nawet zachęcał sąsiadów.
Nie skończyło się to dla niego zbyt dobrze - hiszpańskiej inkwizycji doniesiono wkrótce, że Rodrigo praktykuje pogański zwyczaj, zaś po krótkim procesie uznano, iż tylko diabeł mógł sprawić, że człowiek zyskuje siły po wdychaniu dymu i chce otaczać się jego niemiłym zapachem, toteż skazano go na pokutę, siedem lat więzienia i tym samym przymusowy odwyk.

Koloniści szybko polubili nową używkę. Pierwszym który wysyłał tytoń do Europy był Diego Kolumb, najstarszy syn Krzysztofa. Potem jednak szerzej znanym propagatorem stał się francuski dyplomata Jean Nicot, który spotkał się z używką jako ambasador w Lizbonie. Uważał go za wartościowe zioło lecznicze, zażywane w formie naparów, przez żucie lub wziewnie po roztarciu na proszek, czyli tabakę. Opublikował nawet pracę w której polecał zażywanie jako lek na najrozmaitsze choroby, i zapewne skończyłoby się na paru traktatach, gdy by nie to, że Katarzyna Medycejska doznawała w tym okresie silnych migren.
Nicot polecił jej tabakę, co najwyraźniej poskutkowało a królowa polubiła nową roślinę. Za jej przykładem tabakę zażywali ludzie dworu aż wreszcie stała się popularną używką wśród arystokratycznej młodzieży.
O Nicot'cie  pamiętano jeszcze wówczas, gdy ustalano pozycję systematyczną rośliny. Nazwano ją Nicotiana tabacum właśnie dla utrwalenia tego pierwszego propagatora. Nazwa tabacum wywodzi się z określenia używanego przez tubylców, tabaco lub tavaco, które jednak w rzeczywistości oznaczało trzcinową rurę w której palono liście wciągając dym nosem, a nie samo zioło.

Niespełna wiek po wprowadzeniu do Europy, tytoń miał status panaceum. Leczono nim krosty, bielactwo, czyraki, owrzodzenia a nawet raka, polecano na długowieczność, niestrawność, osłabienie, zimnicę i co tylko przyszło medykom do głowy. W czasie epidemii był uważany za środek zapobiegawczy. Ponieważ w tym czasie za przyczynę epidemii uważano lotne wapory i złe powietrze, wydawało się że wystarczy zabić czymś niemiłe zapachy, a choroba przestanie się roznosić. Idąc tym tropem władze Londynu podczas epidemii  w 1665 roku rozdawały tytoń dzieciom uczącym się w szkołach, oraz biedocie, polecając palić w pomieszczeniach.
Zarazem jednak tytoń był lekiem mało bezpiecznym, w nadmiarze wywoływał wymioty, kołatanie serca i zaburzenia oddychania. Czasem nadużycie soku lub wywaru kończyło się zatruciem, co z uwagi na dużą zmienność zawartości substancji zależnie od rośliny było trudne do uniknięcia. Z drugiej strony ówczesna medycyna chętnie stosowała takie środki jak arszenik czy strychnina, więc na tym tle tytoń nie wypadał jeszcze tak źle.
Niezwykłą popularność zyskał sobie tytoń w bardzo nietypowym zastosowaniu, które przebija nawet najdziwniejsze pomysły dzisiejszej medycyny alternatywnej. Była to lewatywa tytoniowym dymem.
Medycyna w tym czasie nie była pewna co właściwie jest przyczyną śmierci w takich przypadkach jak utonięcie lub uduszenie. Teoria humoralna mówiła, że utonięcie powoduje powstanie w ciele nadmiaru wilgoci i wychłodzenie, z drugiej strony trudno było nie zauważyć roli zatamowania oddechu. Praktycznym rozwinięciem teorii były metody "ratowania" polegające na wlewaniu do ust alkoholu, poruszania ramionami i nogami, oraz rozcierania członków, by pobudzić krążenie i rozgrzać ciało, co można zresztą znaleźć w wielu starszych powieściach. Lewatywę dymem uważano za bardzo skuteczny sposób rozgrzewający i pobudzający, toteż zaczęto go stosować w przypadku utonięć. Wielu lekarzy stosowało zarówno wdmuchiwanie powietrza do płuc jak i dymu do odbytu, uważając za ważniejszy ten drugi zabieg. Przekonanie to doprowadziło do tego, iż na początku XIX wieku w różnych miejscach nad Tamizą umieszczono zestawy ratunkowe, zawierające niewielki miech, garść tytoniu oraz rurkę.
Miech mógł też służyć do respiracji płuc. Jednak już wkrótce medyczne zastosowania tytoniu zaczęły stawać się coraz mniej popularne, zwłaszcza od czasu wykazania jak bardzo toksyczny jest to środek.
Pierwsze doświadczenia nad działaniem dużych dawek przeprowadzał Benjamin Brodie, który na początku XIX wieku wykazał, że wyciąg nikotynowy może zatrzymywać akcję serca. W 1828 roku Posselt izoluje z liści oleisty składnik aktywny, nazwany nikotyną.

Nikotyna to alkaloid o wyraźnych właściwościach pobudzających, oraz stosunkowo prostej budowie, jest to pierścień pirydyny połączony z pięciokątną pirolidyną. Atom węgla przy wiązaniu łączącym ma niesymetryczne otoczenie, stanowiąc decydujące o czynności optycznej centrum setereogeniczne. Z tego też powodu możliwe stają się dwie formy różniące się konfiguracją i podobne do siebie jak lustrzane odbicia - naturalna (-)-nikotyna i syntetyczna (+)-nikotyna. Różnią się też toksycznością.
Czysta nikotyna to oleista, brązowa ciecz, mieszająca się z wodą, natomiast zapach zwykle opisywany jest jako ostry - chociaż gdy miałem ostatnio okazję powąchać czystą nikotynę w laboratorium, zdziwił mnie miękki zapach, przypominający podpieczony wafel od lodów. Działając bezpośrednio na tkanki wywołuje podrażnienia i oparzenia. Już dawka 1-1,5 mg/kg masy ciała może wywołać śmiertelne zatrucie, co oznaczałoby toksyczność równie wysoką jak cyjanek, u nałogowców występuje pewna tolerancja.

Jest aminą o słabych właściwościach zasadowych. Pod wpływem kwasów zamienia się w sól amoniową bardzo dobrze rozpuszczalną w wodzie
Zawarta w tytoniu ulatnia się podczas spalania liści, ale nie w całości lecz tylko jakieś 10%. Wdychana wchodzi w kontakt z nabłonkiem wyścielającym drogi oddechowe. I tutaj znaczenie dla wchłaniania mają własności związku - dym jest zazwyczaj kwaśny i przejściowo zakwasza śluz pokrywający nabłonek. W takich warunkach związek przechodzi w formę jonową, która słabo wchłania się do organizmu, dlatego często papierosy zawierają dodatki uwalniające amoniak alkalizujący dym i zwiększający wchłanianie. Lekko zasadowa jest w normalnych warunkach ślina, dlatego żucie tytoniu pozwala wchłonąć znacznie więcej aktywnych substancji. W pewnych regionach działanie dodatkowo wzmacnia się, dodając do żutego tytoniu sody lub wapna (dokładnie ten sam mechanizm działa z betelem i koką, których liście były przeżuwane z wapnem).

Wciąganie tabaki podobnie jak palenie i żucie, także opiera się na wchłanianiu nikotyny, tyle że poprzez śluzówkę nosa, i to właśnie ten efekt ma działanie pobudzające, nie zaś samo kichanie. W formie tabaki tytoń przywędrował do Polski. Początkowo były to tabaki na pół chałupnicze, ucierane w nieemaliowanych garnkach glinianych czy donicach, często z dodatkiem popiołu, aby bardziej w nosie kręciło. Za króla Augusta znaną producentką tabaki stała się niejaka Syrakuzana, Włoszka urabiająca tabakę w formie groszków rozcieranych w palcach. Tytoń był zaprawiany lawendą lub skórką pomarańczy, a dla większej ostrości dodawano do niego siarczanu cynku lub żelaza. Jej tabaka zyskała taką popularność, że zaczęła być podrabiana w innych regionach. Złośliwi przekręcali jej imię na Srajkoziana. Bywało, że dla większego szczypania dodawano do tabaki pieprzu, tartych cegieł czy nawet soli.[2]
W Krajach Skandynawskich popularnym sposobem zażywania tytoniu jest snus, czyli torebeczka z tytoniem wkładana pod wargę i ssana.

Ostatecznie najbardziej popularnym sposobem zażycia tytoniu, jest jego palenie. Początkowo europejczycy naśladowali tubylców, paląc tytoń w trzcinowych rurach i wdychając dym nosem. Potem popularniejsze stały się fajki a dym zaczęto wdychać ustami. Poza fajkami zwykłymi i wodnymi znano właściwie tylko cygara robione ze skręconych liści, zawierające duża ilość rośliny. Dopiero potem zaczęto produkować mniejsze i wygodniejsze cygaretki, zawierające wewnątrz masę z pokruszonych liści zawiniętych w pojedynczy liść.
To co znamy dziś jako papierosy jest wynalazkiem względnie młodym - pomysł cygaretek zawijanych w cienki papier wprowadził w 1880 roku Albert Bonsack. Wynalazku wraz ze specjalną maszynką do zawijania początkowo nie chciano kupować, uważając że "papierowa cygaretka" jest gorsza w smaku i pewnie robi się ją ze zmiotek po cygarach. Pewien wpływ miały tu też obawy ze strony producentów cygar - glizownica pozwalała w krótkim czasie wyprodukować tyle papierosów, ile zakładom z wieloma robotnikami zajmowało tygodnie. Wynalazca wszedł więc w odpowiednią spółkę i zaczął produkować papierosy, które za sprawą niższej ceny i poręcznych rozmiarów szybko zyskały popularność na całym świecie. W Polsce pojawiły się na przełomie XIX i XX wieku.

Upowszechnienie papierosów spowodowało też jego umasowienie, co szybko zaczęło wywoływać kłopoty. Już w XIX wieku lekarze wyrażali obawy o wpływ palenia na zdrowie. Było wiadomo że wdychanie dymu przez węglarzy i kominiarzy szkodzi na płuca i że wśród ludzi tych częstszy jest rak płuca, dlatego w 1912 roku dr Azaak Adler ogłosił, że papenie tytoniu działa podobnie. Jednak badania polegające na obserwacji że wielu chorych na raka paliło, były niedostateczne - w końcu paliła duża część społeczeństwa.
Po zakończeniu I wojny światowej zaobserwowano gwałtowny wzrost zachorowań na nowotwory płuc, krtani i języka, co w latach 30. poważnie zaniepokoiło lekarzy. Dziwne jest w tej sytuacji zignorowanie doniesienia niemieckiego lekarza Fritza Lickinta, który najpierw w 1925 roku zwrócił na częstsze nowotwory żoładka u palaczy, a potem w 1929 wydał obszerną pracę statystycznie udowadniającą związek palenia z rakiem płuc.
Do zignorowania Lickinta częściowo przyczyniła się propaganda niemieckich firm tytoniowych, a częściowo jego poglądy polityczne - był socjaldemokratą, co wobec rosnącego w siłę ruchu nazistowskiego było niepożądane. W 1934 stracił pracę, a potem został wcielony do wojska jako lekarz frontowy, gdzie przeżył całą wojnę. Ironią losu było to, że jego wyniki stały się potem podstawą dla nazistowskiej kampanii antynikotynowej.
Stanowiący centrum nazistowskiej ideologii plan przebudowy społeczeństwa i wykształcenia idealnego narodu, obejmował też eliminację czynników osłabiających silę i morale. Za jeden z nich uznano szkodliwe używki, a w szczególności palenie papierosów. W dodatku wczesne badania wskazywały na zmniejszenie płodności za  sprawą większej ilości poronień i wad u dzieci matek palących - a przecież do budowy nowego społeczeństwa potrzebne były w pełni płodne, zdrowe matki. Dlatego w latach 30. doprowadziło to do zakazów palenia w tramwajach i miejscach publicznych, znane stało się też wtedy pojęcie "palenia biernego".
Nazistowscy badacze opublikowali w latach 1939-45 szereg obszernych badań wskazujących na szkodliwość palenia, w tym badań z grupą porównawczą, spełniających wszelkie wymogi statystyki. Za najważniejszy skutek palenia uznano wtedy choroby serca. Pod koniec wojny pojawiła się nawet praca opisująca wyniki autopsji kilkudziesięciu żołnierzy, którzy zmarli z powodu zawału - większość była palaczami i miała zniszczone płuca. Sam Hitler był przeciwnikiem palenia - uważał je za objaw dekadentyzmu, oraz "zemstę czerwonych", a także osłabiający nałóg osłabiający tężyznę fizyczną. Namawiał współpracowników do rzucenia nałogu i zawsze irytował go zwyczaj Goeringa do palenia w pomieszczeniach. Miał plany aby po wygranej wojnie zakazać palenia wszędzie.
Kampania antynikotynowa była brudną kampanią - obok uzasadnień ideologicznych chwytała się kojarzenia palenia z "żydowskimi zwyczajami", pisano też że to brudny murzyński zwyczaj niegodny cywilizowanego, białego aryjczyka. Do kampanii włączył się niemiecki kościół Adwentystów Dnia Siódmego. Doszło nawet do wydawania czasopisma z bajkami i śmiesznymi obrazkami o szkodliwych skutkach nikotynizmu.
Kampania była jednak mało skuteczna - aż do rozpoczęcia wojny konsumpcja papierosów rosła bardzo szybko. W czasie wojny przyhamowała głównie z powodu niedoboru surowca na rynku, mimo wzrostu ilości palaczy.

Zaraz zaraz - skoro już wtedy, w tych wojennych czasach ukazały się szczegółowe, dobrze wykonane prace o szkodliwości palenia, to dlaczego po wojnie papierosy nadal były uważane za nieszkodliwe?  Bo tamte prace były nazistowskie.
Dlatego też świat musiał poczekać aż do roku 1950 gdy brytyjski lekarz Richard Doll opublikował swój raport, wykazujący związek palenia z rakiem płuc. Trzy lata później głośna stała się praca opisująca powstawanie raka skóry u myszy posmarowanych smołą tytoniową.
Dziś szkodliwy wpływ papierosów jest już dobrze udowodniony. Główne znaczenie mają tu rakotwórcze produkty częściowej pirolizy tytoniowych okruchów, takie jak arkoleina czy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, częściowo metale ciężkie jak ołów i kadm zawarte w nawozach a w pewnym stopniu też promieniotwórczy polon gromadzący się na powierzchni liści. Na zdrowie palaczy wpływ ma też tlenek węgla zawarty w dymie.

Po wchłonięciu bardzo szybko zostaje rozprowadzona po organizmie, docierając do mózgu gdzie wywiera właściwe działanie, stanowiąc inhibitor receptora acetylocholinowego.

Komórki nerwowe utrzymują stale pewną nierównowagę ilości jonów między wnętrzem i zewnętrzem. Aktywny transport jonów doprowadza do sytuacji, gdy po wewnętrznej stronie błony komórkowej jest więcej anionów niż w płynie na zewnątrz. W efekcie powstaje niewielki potencjał elektryczny ok. -70 mV. Jego rozładowanie zachodzące poprzez otworzenie kanałów jonowych w błonie i pozwolenie jonom na wpływanie do komórki, wywołuje miejscowe powstanie przeciwnego potencjału o wielkości ok. +30 mV. Ta zmiana potencjału rozchodzi się od neuronu do neuronu, tworząc impuls nerwowy.
W tworzeniu tej elektrycznej nierównowagi udział biorą głownie jony potasu i sodu, których stężenia są sztucznie zmieniane przy pomocy kanałów jonowych - tworów przechodzących przez błonę i wyrzucających na zewnątrz sód i wciągających do środka potas.

Kanały te mogą otwierać się aby przepuścić jony w którąś stronę, jeśli jest to organizmowi potrzebne, co sygnalizują odpowiednie neuroprzekaźniki. Takim kanałem są między innymi receptory acetylocholinowe zlokalizowane w błonach neuronów. Aby kanał się otworzył, organizm musi wydzielić agonistę, czyli substancję która wiążąc się z receptorem otworzy kanał. Taki uniwersalnym agonistą jest acetylocholina, związek będący prostą, czwartorzędową aminą. Identyczne działanie może mieć jednak wiele innych substancji będących aminami, w tym nikotyna.
Otworzenie kanału jonowego zmienia polaryzację błony, co wywołuje krótkotrwałe pobudzenie układu nerwowego. Dlatego substancje będące agonistami tego receptora będą miały działanie pobudzające. W przypadku nikotyny szczególnie chętnie łączy się ona z receptorami komórek nerwowych w nadnerczach, wywołując uwalnianie adrenaliny. Uaktywnia też wydzielanie dopaminy, stąd poprawa samopoczucia.

Ale jak to już wielokrotnie wykazywałem, co za dużo, to nie zdrowo. Kanały jonowe nie powinny pozostawać otwarte zbyt długo, dlatego cholina i nikotyna zwykle dosyć szybko odłączają się od receptora. Jednak przy dużych dawkach, zanim komórka powróci do pierwotnej polaryzacji, receptor jest znów otwierany. Przedłużona depolaryzacja błony wywołuje ostatecznie efekt odwrotny do pierwotnego - aktywność układu nerwowego zmniejsza się.

Objawy zatrucia nikotyną są zazwyczaj dość charakterystyczne. Najpierw następuje faza nadmiernego pobudzenia, co daje takie objawy jak nadmierne pocenie i ślinienie, podwyższone ciśnienie, szybkie bicie serca, drżenie przechodzące w drgawki, bóle brzucha i głowy, wymioty itp. Po tej fazie następuje druga, związana z działaniem hamującym nadmiernych dawek. Następuje gwałtowny spadek ciśnienia, niedowłady i duszności przechodzące w ustanie oddechu wskutek osłabienia mięśni oddechowych. Przyczyną zgonu zwykle jest uduszenie lub ustanie czynności serca.
Dawka śmiertelna to ok. 500 mg nikotyny, o jest raczej trudne do osiągnięcia przez samo palenie papierosów. Teoretycznie możliwe jest przy kombinacji palenia, gum nikotynowych i plastrów. Zanotowano przypadek śmierci dwóch nastolatków, którzy wdychali dym z rury napełnionej tytoniem, którzy za pomocą tej zaimprowizowanej fajki chcieli wywołać u siebie halucynacje, ale to ekstremum.
Większość notowanych zatruć wynikała więc raczej z kontaktu z środkami owadobójczymi na bazie nikotyny. Alkaloid jest dla owadów znacznie bardziej toksyczny niż dla ludzi, i dlatego sok tytoniu, wyciąg wodny a nawet pył z roztartych liści już od wieków były używane do zwalczania szkodników. Aż do lat 50. insektycydy stanowiły drugie najważniejsze zastosowanie tytoniu. Obecnie jednak wycofuje się je ze względu na zbyt mało specyficzne działanie, nikotyna i jej pochodne zabijają bowiem też zwierzęta, no i oczywiście są niebezpieczne dla ludzi. Pochodne z grupy neonikotynidów były uważane za bezpieczną alternatywę ze względu na niską toksyczność wśród ssaków, jednak powiązano je ze zjawiskiem masowego ginięcia pszczół i dlatego są wycofywane.

Jest jednak jeszcze jedno źródło nikotyny, coraz popularniejsze i tym samym niebezpieczne - liquid, czyli płynny wkład do papierosów elektronicznych. Jest to zazwyczaj roztwór nikotyny w glicerynie lub glikolu propylenowym z dodatkami zapachowymi i smakowymi. stężenia nikotyny w takich płynach mogą być dosyć duże, dlatego notowano już zatrucia związane z nieostrożnym obchodzeniem się. Niekiedy wystarcza rozlanie wkładu na dłonie, ręce czy tułowie a także na ubranie mające potem dłuższy kontakt ze skórą, bowiem nikotyna wchłania się przez skórę. Inne przypadki dotyczyły zwilżenia ustnika, czy jedzenia dłońmi na które wcześniej wylał się liquid.
Bardzo wiele zatruć dotyczy dzieci, które liżą niedokręcone buteleczki, przyciągnięte słodkim, owocowym zapachem, lub wypijają płyn z otwartych pojemników, albo wdychają mgiełkę z pozostawionych włączonych urządzeń.
 Wzrost liczby takich przypadków jest dramatyczny - już w tym roku w Stanach Zjednoczonych zdarzyło się 2400 zatruć z tego powodu, z czego ponad połowa dotyczyła dzieci, część z nich wywołała zgon.[3] Niektóre z tych zatruć dotyczyły nastolatków zaprawiających sobie drinki dla wzmocnienia, inne dotyczyły dorosłych smarujących się płynem w zastępstwie plastra nikotynowego.
W przypadku rozlania liquida na skórę, powinno się go szybko zetrzeć, a skórę umyć mydłem. Podobni powinno się postępować z powierzchniami na które wylał się lub kapnął płyn.  W przypadku ubrania powinno się je zdjąć, nawet jeśli wydaje się że plama wyschła. Po przeczytaniu tego fragmentu powinniście się już orientować, że pojemniczków nie powinno się przechowywać w zasięgu dzieci i zwierząt domowych bo może to być dla nich śmiertelnie niebezpieczne.

W przypadku połknięcia nikotyny, jedną z metod leczenia może być podanie węgla aktywnego, zmniejszającego wchłanianie. Leczenie szpitalne zatruć polega głównie na łagodzeniu objawów - w fazie nadmiernego pobudzenia środkami uspokajającymi a w fazie osłabienia podawaniem atropiny, regulacją ciśnienia i wspomaganiem oddechu. Przy zatruciu ostrym z zatrzymaniem oddechu ważna jest sztuczna wentylacja, wówczas bowiem większą szkodę wywołuje niedotlenienie niż samo zatrucie. Zazwyczaj przy takim wspomaganiu objawy ustępują po paru dniach w miarę metabolicznego przerobu nikotyny, i nie pozostawiają długotrwałych następstw.

A co tam u hrabiostwa?
Podczas śledztwa zwrócono uwagę na sprzęt laboratoryjny w domu hrabiego. Podobno w ostatnim czasie zainteresował się chemią. W dodatku znaleziono u niego książkę na temat trujących roślin, w tym także o właściwościach tytoniu.
Służba opowiedziała sędziemu, że w lato Bocarme zamówił duże ilości ciętego tytoniu, rzekomo na zapas do skręcania cygaretek, choć nie widziano potem aby tak często palił. Jeśli połączyć to z informacją o zakopanych w kącie ogrodu zdechłych nagle okolicznych psach i kotach, cała historia zaczyna wyglądać jasno. Hrabia kupił tytoń, z niego poprzez gotowanie z octem otrzymał wyciąg, który zagęścił; z wyciągu wyizolował czystą nikotynę, której działanie testował na zwierzętach. Wyglądało to zatem na działania planowane już od dawna.
Jednak dla sądu pomiędzy stwierdzeniem, że oskarżony mógł zdobyć niebezpieczną truciznę, a stwierdzeniem że to nią otruto Gustawa, zachodziła istotna różnica. Należało zatem tą truciznę w ciele zmarłego wykryć.

Gdy Jan Servais Stas zastanawiał się nad wyizolowaniem trucizny z tkanek zabitego, medycyna sądowa nie dawała na to zbyt wielkich nadziei. Były już znane techniki wykrywania we wnętrznościach trucizn nieorganicznych, zazwyczaj w tym celu próbkę spalano lub rozpuszczano w mocnym kwasie, który niszczył substancje organiczne pozostawiając sole trującego metalu. Nikotyna jest jednak trucizną organiczną, i nie można było jej niszczyć. Dlatego wpadł na inny pomysł.
Pobrał część żołądka zabitego i wytrawiał w rozcieńczonym kwasie, przeprowadzając alkaloid w rozpuszczalne sole i tym  samym wypłukując go z tkanki. Otrzymany płyn potraktował zasadą, która rozpuściła resztki białek i przeprowadził nikotynę do wolnej postaci. Na koniec zagęścił powoli odparowując.
Gdy Stas otrzymał już płyn z roztworzenia żołądka, wykorzystał znaną właściwość nikotyny do rozpuszczania się w eterze. Ekstrahował mieszaninę eterem, który odparowywał. Na dnie pozostała mu już tylko oleista ciecz o charakterystycznym zapachu, którą poddał próbom charakterystycznym z kwasami, potwierdzając, że reaguje identycznie jak nikotyna. A skoro tak, to musiała być nikotyna.
[4]
 Tym samym można było potwierdzić, iż zabójstwa dokonano tym związkiem. Gdy to nastąpiło, rozpoczął się proces, który ze względu na stan społeczny oskarżonych wzbudził zainteresowanie w całej Europie.

Początkowo hrabiostwo wszystkiemu zaprzeczali, jednak po rozpoczęciu procesu zgłosił się profesor Loppens, którego przez kilka miesięcy pewien człowiek wypytywał o technologię wyodrębniania nikotyny, tłumacząc mu, iż będąc w Ameryce widział, jak Indianie zatruwają strzały sokami pewnych roślin, że zaś ma za oceanem rodzinę do której zamierza znów przyjechać, pragnie zdobyć wiedzę o takich truciznach. Człowiek ten, posługujący się nazwiskiem Bernard, raz nawet odwiedził go pokazując próbki ekstraktów i informując, że sprawdzał je już na zwierzętach z piorunującym skutkiem.
Śledczy przeprowadzili małą konfrontację, dając profesorowi okazję zobaczenia hrabiego. Był to dokładnie ten sam człowiek. Profesor zachował listy, napisane jak oceniono ręką hrabiny. Mając w ręku taki dowód, śledczy przycisnął hrabinę, grożąc że może zostać uznana za morderczynię. Przestraszona Lidia przyznała - tak, Gustaw został zabity. Ale sprawcą był mąż Hippolit. Podszedł od tyłu do jej brata i trzymając jedną ręką za głowę, włożył mu dwa palce głęboko do ust, wlewając truciznę między rozwarte zęby. Gdy ciałem wstrząsnęły konwulsję trzymał go, dopóki ten nie zwiotczał.

Podczas procesu urządzono konfrontację małżonków. Lidia oskarżała męża o maltretowanie i przymuszanie do zbrodniczego planu, natomiast hrabia zbywał te słowa uśmiechem. Przez większość procesu zachowywał się swobodnie, uważając że dowody są zbyt słabe. Dwuznacznie chwalił się wielką znajomością trucizn i dużym wkładem w toksykologię.
Nie mogąc zaprzeczyć, że wyrabiał nikotynę i że od nikotyny zginął Gustaw, twierdził że zmarły wypił fiolkę z nikotyną stojącą na kredensie, gdy hrabiostwo udali się na chwilkę do kuchni po drugie danie.
Gdy nie dano temu wiary, zmienił punkt obrony - to Lidia dała truciznę bratu, mówiąc mu że to koniak, a nawet rozlała jej nieco na suknie i dłonie. Dlatego właśnie, jak widziała służba, zaraz po otworzeniu sali jadalnej poszła umyć ręce, dlatego kazała ubrania swoje i męża uprać jeszcze tej samej nocy, i dlatego wreszcie wrzuciła do pieca kule zmarłego brata.
Brat miał odjeżdżać i poprosił o szklankę koniaku na odjezdne. Lidia wzięła dwa kieliszki i postawiła je na kredensie, gdzie napełniła je z butelki, tak że nie widzieli co nalewa. Dała kieliszki obydwu, Gustaw wychylił swój duszkiem, mąż zaledwie przytknął do ust nim poznał po zapachu nikotynę. Gdy Gustaw poznał, że to co wypił było trucizną, zaczął krzyczeć. Wtedy hrabia zamknął mu dłonią usta aby nie wywołał skandalu i został ugryziony. Ponieważ nieco trucizny znalazło się na jego języku, stracił na chwilkę przytomność i upadł, co tłumaczy stan jego ubrania, ponadto uderzył się w kredens co tłumaczy ranę na czole którą wzięto za ślad paznokci zabitego. Co do motywów żony, najpierw niejednoznacznie dawał do zrozumienia, że między rodzeństwem panowała głęboka nienawiść, lecz zaraz potem twierdził, że nalanie do kieliszków trucizny było nieszczęśliwym zbiegiem okoliczności - butelka z alkoholem stała niedaleko butelki z trucizną i Lidia wzięła nie tą co trzeba.
Obawiając się, że nikt nie da im wiary, uznał że trzeba ukryć to zdarzenie. A dlaczego teraz żona go oskarża? Bo ona ma dużą skłonność do kłamania, pisze te romanse i ciągle coś zmyśla.

Proces przeciągał się. Powoływano coraz to nowych świadków, roztrząsano kwestie gdzie stała butelka, czy podłoga była skrobana, czy wiemy jak działa nikotyna czy też jest to rzecz niepewna, lecz ostatecznie 14 czerwca ogłoszono wyrok: Hippolit Visart Hrabia de Bocarme zostaje uznany winnym zabójstwa Gustawa Fougnies. Lidia Visart, siostra Gustawa, zostaje uniewinniona.

W późniejszym czasie wątpliwości wywoływało uniewinnienie hrabiny, która czy z własnej woli czy przez przymuszenie musiała pomagać w przygotowaniach. Ponadto wskazywano, że podczas wlewania trucizny, ofiarę musiały trzymać dwie osoby. Mimo to nie doszło do rewizji procesu.
Hrabia Hippolit został zgilotynowany 19 lipca 1851 roku.

-------
* Zastosowania medyczne tytoniu w historii 
 * Gazeta Warszawska nr. 145. 2 czerwca 1851 EBUW
*  Gazeta Warszawska nr. 147, 4 czerwca 1851 EBUW
* Gazeta Warszawska nr. 155, 14 czerwca 1851 EBUW
* Gazeta Warszawska nr. 171. 4 lipca 1851 EBUW
*  http://murderpedia.org/male.B/b/bocarme.htm

* http://en.wikipedia.org/wiki/Tobacco
* http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_tobacco
* http://en.wikipedia.org/wiki/Rodrigo_de_Jerez
* http://en.wikipedia.org/wiki/Tobacco_smoke_enema
* http://en.wikipedia.org/wiki/Anti-tobacco_movement_in_Nazi_Germany
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotiana_tabacum
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotine
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotine_poisoning
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotinic_acetylcholine_receptor
* http://en.wikipedia.org/wiki/Ligand-gated_ion_channel

[1] http://archaeology.about.com/od/tterms/qt/Tobacco-History.htm
[2] http://staropolscy.pl/jedrzej-kitowicz/opis-obyczajow-za-panowania-augusta-iii/o-tabace-i-wloszce-syrakuzanie-nazywanej
[3] http://www.cbsnews.com/news/sharp-rise-in-liquid-nicotine-poisonings-in-children/
[4] Dodatek do "Chemii Policyjno Prawnej" Warszawa 1854, EBUW

niedziela, 27 lipca 2014

Poison Story (6.) - Co za dużo, to nie zdrowo

Gdy w 2007 roku stacja radiowa KDND ogłosiła konkurs, w którym do wygrania była najnowsza konsola wideo, zgłosiło się wielu chętnych. Konsola Wii była bardzo popularna, ale najnowszego modelu, kosztującego 250 dolarów, praktycznie nie dało się kupić w amerykańskich sklepach, dlatego możliwość wygrania jej w śmiesznym konkursie była bardzo kusząca. Zgłosiło się kilkanaście osób, w tym 28-letnia Jennifer Strange, matka trójki dzieci, która jak mówiła przed konkursem, chce zdobyć tą konsolę dla nich.

Konkurs "Hold Your Wee of a Wii" był bardzo prosty - wygrywał ten, kto wypije jak najwięcej wody i się nie posika. W innych podobnych konkursach dawano zadania w rodzaju zjedzenia jak największej ilości pączków czy hamburgerów, więc to wydawało się prostym zadaniem. Przygotowano każdemu uczestnikowi małe, ćwierćlitrowe buteleczki wody. Mieli pić po jednej w odstępie dziesięciu minut oraz w każdej chwili mogli zrezygnować, jeśli uznali, że to dla nich zbyt dużo, ale nie mogli wychodzić do łazienki.
Konkurs rozpoczęto nad ranem, nadając relację na antenie. Było wesoło, a kolejne butelki znikały w szybkim tempie. Ktoś się wykruszył po pięciu, ktoś po ośmiu.
W trakcie trwania konkursu, do radia zadzwoniła pielęgniarka, stwierdzając że jego idea jest oburzająca i niebezpieczna, bo ktoś może umrzeć. Prezenter odpowiedział że wiedzą ale wszystko jest pod kontrolą, zresztą uczestnicy podpisali dokument że zgadzają się na ryzyko, więc nie ma się co czepiać. Gdy kolejny słuchacz zaniepokojony konkursem zadzwonił z ostrzeżeniem, rozbawiony prezenter wyjrzał na salę i zawołał "Czy ktoś tam może umiera?". Prezenter wyjaśnił też że ciało składa się w 90% z wody, więc można jej pić ile się chce.
Gdy minęła pierwsza godzina, uczestnikom dano większe, półlitrowe butelki. To wtedy zrezygnowało najwięcej osób. Niektórzy źle się czuli, ktoś zwymiotował do wiadra, ktoś inny stwierdził że jest mu zimno i zaczął drżeć. Jednak dwie zawodniczki okazały się bardzo wytrwałe. Jennifer wypiła już osiem małych butelek i dziesięć większych, łącznie mieszcząc w sobie ponad sześć litrów wody, gdy stwierdziła że brzuch już ją boli, i głowa. Zrezygnowała zajmując drugie miejsce i otrzymując w nagrodę bilety na koncert. Przebiła ją kobieta, która wypiła o pół butelki więcej.
Gdy konkurs się już skończył, DJ zażartował, że brzuch Jennifer wygląda jakby była w ciąży. Przed wręczeniem nagród zawodniczki poszły do łazienki gdzie wysikały się i zwymiotowały. Następnie gorąco je pożegnano i odesłano do domu. Po drodze Jennifer zadzwoniła do współpracownika aby opowiedzieć o konkursie. Skarżyła się wtedy na silny ból głowy. W domu ból głowy się nasilił. Do objawów doszły zapewne też nudności i osłabienie. Po południu zaniepokojona matka odnajduje ją martwą.
Wynik autopsji zaskoczył wszystkich - Jennifer Strange zmarła z powodu zatrucia wodą.

Setki lat temu, pewien przemądrzały lekarz nazywany Paracelsusem, stwierdził paradoksalnie, że wszystko jest trucizną i nie jest nią. Działanie zależy od dawki a w pewnym stopniu też sposobu podania. Wynika stąd wiosek, że o żadnej substancji nie można powiedzieć, że nie jest trująca, można je tylko dzielić na trujące silnie, słabo i bardzo niewiele, co odpowiada wielkości dawki wywołującej negatywne objawy. Niejednokrotnie substancja wywołująca szkodliwe skutki w dużych dawkach, w małych może wykazać własności lecznicze.
Toksyczność substancji określa się zwykle przy pomocy miary LD 50 - jest to dawka w gramach na kilogram masy ciała wywołująca 50% prawdopodobieństwo śmierci, co zwykle wyznacza się badając śmiertelność szczurów lub innych zwierząt.  Pewne znaczenie ma też droga podania, substancje mogą wykazywać niską toksyczność podane doustnie a wysoką podane inhalacyjnie, przykładem metaliczna rtęć, która połknięta bardzo trudno się wchłania, natomiast bardzo szkodliwa jest wdychana w postaci par.

W niektórych przypadkach dawka śmiertelna może być skrajnie niska - dla jadu kiełbasianego podaje się dawki rzędu nanogramów, dla cyjanku potasu to ok. 5 mg/kg, a dla siarczanu miedzi to ok. 5 g/kg przez co jego przedawkowanie jest na prawdę trudne.
A woda? Prawdopodobnie jest jedną z najmniej toksycznych substancji, jakich właściwości przebadano, jej dawka śmiertelna to około 90g/kg. Nawet glukoza jest bardziej toksyczna.
Oznacza to że dla dorosłego ważącego 70 kg niebezpieczna jest dawka ok. 6 litrów, ale oczywiście wszystko zależy od sposobu i szybkości podawania.

Ale właściwie dlaczego woda może być niebezpieczna?
Jednym z warunków utrzymania przez nasz organizm homeostazy, jest równowaga między zawartością wody w komórkach i w przestrzeniach między nimi. Stężenie soli mineralnych w osoczu i w płynie wewnątrzkomórkowym musi mieścić się w określonych granicach, przy czym najważniejszą z tych soli jest chlorek sodu, a więc sól kuchenna.
Ogólne prawa fizyki mówią, że przy różnicy stężeń po dwóch stronach półprzepuszczalnej błony, rozpuszczalnik ma skłonność do migracji w miejsce o większym stężeniu. Po prostu po stronie z roztworem bardziej rozcieńczonym cząstki rozpuszczalnika częściej uderzają w błonę i mogą przez nią przeniknąć, niż od strony roztworu bardziej stężonego. To przenikanie trwa tak długo aż nie zahamuje go wytworzone ciśnienie, nazywane osmotycznym, mogące osiągać gigantyczne wartości.   To dlatego wiśnie i miękkie owoce zamoczone w wodzie nabrzmiewają i pękają - zwykła woda ma mniejsze stężenie rozpuszczonych substancji niż sok w komórkach owoców, i wnika do wiśni zwiększając ciśnienie.
Wewnątrz organizmu stężenie soli w osoczu i w komórkach jest na różne sposoby regulowane. Najważniejszym mechanizmem jest wydalanie wody i soli mineralnych przez nerki, które z kolei jest regulowane wydzielaniem hormonów, znaczenie ma też transport jonów do i z wnętrza komórek. W normalnej sytuacji gdy wypijemy większą ilość wody, nerki zaczynają wydzielać większą ilość moczu, tak aby zachować równowagę, a sole mineralne w organizmie nieco się rozcieńczają.
Problem może pojawić się gdy ilość wypitej wody przekroczy zdolność wydalniczą nerek, a więc będzie większa niż ok. 1 litr na godzinę, lub też gdy nerki zmniejszą wydzielanie moczu. Osocze krwi się wówczas rozcieńcza a poziom sodu zaczyna opadać poniżej normalnego stężenia, co prowadzi do hiponatremii.

Spadek stężenia soli w osoczu powoduje wzmożone wchłanianie wody do tkanek, człowiek staje się więc obrzęknięty i ociężały. W przypadku większości tkanek mają one pewną swobodę miejsca, mogąc nabrzmiewać bez uszkodzeń. Mózg zamknięty wewnątrz sztywnej czaszki nie ma tak łatwo.
Przy silnej i szybkiej hiponatremii, następuje obrzęk mózgu, a wzrost ciśnienia wewnątrz czaszkowego wywołuje objawy neurologiczne - dreszcze, silne bóle głowy, wymioty, osłabienie, drgawki, zaburzenia oddychania i śpiączkę. Ostatecznie opuchnięcie pnia mózgu wywołuje porażenie ośrodka oddechowego i zatrzymanie oddechu.
Najszybszym sposobem leczenia jest podanie soli mineralnych, tak aby zwiększyć ich stężenie we krwi, oraz podawanie diuretyków zwiększających wydalanie wody.

Zatrucie wodne jest przypadkiem bardzo rzadkim, i najczęściej jest związane z przymusem lub zaburzeniami psychicznymi. W chorobach takich jak schizofrenia nadmierne pragnienie jest dosyć częste - hiponatremia z przewodnienia występuje nawet u 5% leczonych w szpitalach psychiatrycznych, stanowiąc przyczynę do 20% zgonów[1]. Innym przypadkiem są zaburzenia elektrolitowe podczas intensywnego wysiłku - ciało wydala sole mineralne wraz z potem, wypijanie w trakcie płynów nieizotonicznych, czyli mających zbyt mało soli, może doprowadzić do hiponatremii. W dodatku w warunkach dużego zmęczenia, organizm hamuje wydzielanie moczu przez nerki. Stan taki obserwuje się u około 10-15% maratończyków po zakończeniu biegu, i niekiedy może on przybrać niebezpieczne natężenie.
Kilka lat temu z tego powodu zmarł uczestnik maratonu w Londynie.[2] Wiadomość o tym wywołała duże zaskoczenie u biegaczy, którzy dotychczas bardziej obawiali się odwodnienia.
Innym znanym przypadkiem była śmierć rekruta podczas ćwiczeń wytrzymałościowych Sił Powietrznych w 1999 roku, gdzie przyczyną było połączenie udaru cieplnego i przewodnienia.

Niebezpieczne rozcieńczenie płynów może też nastąpić w wyniku tortur lub napojenia wymuszonego. Zanotowano już kilka przypadku śmierci dzieci, które opiekunowie w ramach kary zmusili do wypicia 1-2 litrów wody. W USA głośną sprawą była śmierć Matthewa Carringtona, który w ramach swoistych otrzęsin będących testem wstępnym do studenckiego bractwa Tau Chi był zmuszony do wypicia dużych ilości wody. Jeszcze inną okazją do przewodnienia może być nieprzemyślana dieta lub źle zaplanowane "oczyszczanie organizmu".

Od dawna po świecie krąży mit, iż każdego dnia należy pić 2 litry wody. Tak na prawdę rzecz wywodzi się z badań nad gospodarką wodną organizmu, z których wynikało, że przy przeciętnej aktywności fizycznej i temperaturach, człowiek wydala ok 2 litry wody dziennie, to wobec tego tyle samo powinien przyjmować. Tyle tylko że wlicza się tutaj także woda zawarta w jedzeniu. Jabłko zawiera ponad 80% wody, mięso 50-60%, chleb 10%. Łącznie z jedzeniem przyjmujemy około litra - półtora, co stanowi połowę zalecanego spożycia. Nikt nigdzie nie mówił że musi być to koniecznie taka właśnie ilość wody pitnej.
Niestety, źle zrozumiane wyniki badań poszły w świat w formie "musisz pić 8 szklanek wody dziennie" i to czystej wody a nie napojów, przez co poniektórzy wierząc kolorowym pismom wręcz wmuszali w siebie następne szklanki, bo tak przecież napisali.
Niektórzy "dietetycy" dla uzasadnienia tego mitu posuwają się nawet do twierdzenia, że woda spożyta w innej formie jak czysta, nie będzie się wchłaniała, toteż po zjedzeniu talerza wodnistej zupy i tak musisz wypić te dwa litry. Niestety ludzie dalej w to wierzą, a zwolennicy magicznego "oczyszczania z toksyn" wręcz zwiększają ten limit, pisząc o trzech czy czterech litrach. Przykładem może być pewien rodzaj diety oczyszczająco-odchudzającej, w której  mało się je i wypija duże ilości wody. Pozwala bardzo szybko schudnąć, ale zanotowano już kilka zgonów z tego powodu.

 Brytyjka Jaqueline Henson wypijała na diecie trzy litry czystej wody na dzień. Pewnego dnia zaczęła od wypicia jednego litra wody źródlanej, a potem siedząc przed telewizorem wypiła dwie półtoralitrowe butelki w ciągu trzech godzin. Nie przejmowała się bólem głowy, bo czytała że to może być objaw oczyszczania organizmu. Po południu zemdlała, dostała drgawek i zatrzymania krążenia.[3]
Inna Brytyjka za namową swej dietetyczki wypijała cztery litry wody dziennie aby "wypłukać toksyny". Gdy zaczęła się źle czuć, dietetyczka powiedziała że to objaw oczyszczania i powinna zwiększyć ilość do sześciu litrów. Po dwóch dniach kobieta straciła przytomność. Wprawdzie ją odratowano ale w wyniku obrzęku doszło do uszkodzenia mózgu[4]

W przypadku Jennifer Strange, na jej stan nałożyło się kilka czynników - była drobna, miała małą wagę, dlatego proporcja ilości wypitej wody była u niej większa niż u innych. Zwyciężczyni konkursu doznała tylko bólu głowy ale nie była hospitalizowana. W dodatku prawdopodobnie Jennifer po przyjściu do domu niczego nie jadła - gdyby zjadła coś bardzo słonego, jak czipsy lub solone frytki, to stężenie elektrolitów mogłoby się wyrównać a przynajmniej nie dojść do tak niebezpiecznie niskiego poziomu.  Mąż zmarłej podał stację radiową do sądu. Sprawa ciągnęła się długo, bowiem z jednej strony uczestnicy podpisali dokument iż wiedzą o ryzyku, lecz z drugiej strony nikt im nie powiedział jakie jest to właściwie ryzyko. Ostatecznie w 2009 roku w ramach ugody stacja zapłaciła rodzinie zmarłej 16 mln dolarów.

Historia ta miała jednak chyba zbyt małe rozpowszechnienie, skoro w zeszłym roku brazylijska stacja radiowa ogłosiła podobny konkurs, gdzie nagrodę zdobywał zespół, który wypije najwięcej rozwodnionej yerba mate. W zwycięskim zespole składającym się z 10 osób, który wypił 56 litrów napoju, trzy osoby się rozchorowały a jedna zmarła.[5]
------
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_intoxication
* http://www.pnmedycznych.pl/spnm.php?ktory=138
* http://www.rbs2.com/KDND.pdf
* http://www.protectconsumerjustice.org/a-measure-of-justice-for-a-mother-who-met-a-tragic-end.html

[1]  http://fpn.ipin.edu.pl/archiwum/2005/2/t21z2_7.pdf
[2]  http://www.maratonypolskie.pl/mp_index.php?dzial=1&action=7&code=4888
[3]  http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/england/bradford/7779079.stm
[4]  http://www.dailymail.co.uk/femail/article-1038829/Water-detox-robbed-wife.html
[5]  http://www.campograndenews.com.br/cidades/capital/mulher-de-21-anos-morre-depois-de-passar-mal-em-competicao-de-terere

niedziela, 13 stycznia 2013

Poison story (5.) - Cienka granica

Dobrze jest być zdrowym. Zdrowym można być, jeśli w odpowiedniej ilości zażywać się będzie ruchu, świeżego powietrza i odpowiedniego jedzenia. Jedzenie jednak nie zawsze, choć smakowite i soczyste, musi być dobre. Dobrze więc jest sobie taką niewłaściwą dietę uzupełniać.
Tak w każdym razie piszą producenci suplementów diety, chcących zapewnić klientów że ich produkt jest im konieczny do życia i to konkretnie ich. Jak się jednak okazuje, co za dużo to nie zdrowo. A pewien pierwiastek jest pod tym względem szczególnie kapryśny.

Gdy w lutym 2008 roku do jednego ze szpitali we Florydzie zgłosiła się kobieta z nietypowymi objawami, nic nie wskazywało na to, że to początek większej afery. Objawy zaczęły się już wcześniej, od osłabienia, częstych wypróżnień i wypadania włosów. Czy zgłosiła to lekarzowi? Opowiedziała o tym swojemu kręgarzowi, do którego przychodzi od czasu od czasu. On uznał, że to skutek niewłaściwej diety i niedoboru witamin, więc powiedział jej aby ten suplement, który polecił jej wcześniej, zażywała nieco częściej niż dotychczas.
Dodatkowa dawka witamin i mikroelementów wcale jednak nie pomogła. Zaczęły się częste biegunki, bóle głowy i stawów. Sądziła nawet że to grypa żołądkowa, ale wkrótce zauważyła ciemne plamy na skórze i przebarwienia na paznokciach, więc uznała że to znacznie bardziej poważna sprawa. Szpital przeprowadził dokładny wywiad medyczny i przesłał wyniki do centralnej bazy danych na temat zachorowań. Wtedy okazało się że w sąsiednim mieście do lekarza zgłosiła się osoba z takimi objawami jak wypadanie włosów, biegunki, bóle głowy i nieprzyjemny zapach z ust. Objawy zaczęły się już parę tygodni wcześniej. Nie nie zgłosiła się od razu. Najpierw poradziła się swojego kręgarza.

Kręgarz, jak się okazało ten sam, faktycznie stwierdził że jego pacjenci - około dziesięciu osób - zgłaszali objawy osłabienia; uznał że to niedobór witamin i polecił im suplement. The Total Body Formula w wersji o smaku brzoskwiniowym i pomarańczowym, to komplementarny suplement w formie płynnej. Zawierał 16 witamin, 12 makro i 50 mikroelementów, oraz 18 aminokwasów, trzy nienasycone kwasy tłuszczowe, spirulinę, koenzym Q-10 i przeciwutleniacze herbaciane - jak zatem widać miał pomagać na niedobór wszystkiego. Objawy zatrutych konsumentów, których liczba wzrastała w zastraszającym tempie, były wprawdzie mało specyficzne, ale po wykluczeniu metali ciężkich pozostawała tylko jedna możliwość - zatrucie selenem. Badania kupionego suplementu wskazały że istotnie zawierał on ten pierwiastek, jednak w ilości wyższej niż przedstawiała to etykieta. No cóż, każdemu może się coś tam lejnąć, parę kropli w tą czy tamtą to nie tak wiele, jednak w tym przypadku pomyłka była kolosalna - suplement zawierał 200 razy więcej selenu niż powinien! Szybko okazało się, że chorych jest zdecydowanie więcej...

Dlaczego należy zażywać wraz z z dietą selen? Po co jest potrzebny naszemu organizmowi? I dlaczego nie można z nim przesadzać? Aby to objaśnić wdam się, jak zwykle, w historyczno-chemiczną dygresję. (dla leniwych podsumowanie na samym dole)


Selen to niemetaliczny pierwiastek chemiczny, w układzie okresowym leżący tuż pod siarką i mający do niej bardzo zbliżone właściwości. Na tyle bliskie, że bardzo chętnie występuje wraz z nią w minerałach i formie pierwiastkowej i tam też, został po raz pierwszy odkryty. Szwedzki chemik Jacob Berzelius należy z pewnością do najwybitniejszych naukowców wszech czasów - wprowadził używany do dziś system zapisu związków chemicznych, odkrył cztery pierwiastki (a jego asystenci dalsze dwa) a ponadto obdarzony był bardzo specyficznym poczuciem humoru. W tej historii występuje jednak dlatego iż był przyjacielem Johana Gahna, innego chemika, który zajmując się rozwojem raczkującego przemysłu chemicznego był właścicielem fabryki kwasu siarkowego na Gripsholm. W stosowanej tam komorowej metodzie produkcji kwasu używano pirytów z kopalni w Falun, które prażono zaś powstający dwutlenek siarki utleniano dalej tlenkami azotu. Na dnie komór reakcyjnych osadzał się wówczas czerwony osad, tworzący z resztkami kwasu niepożądany szlam.
Selen czarny i czerwony
Gahn zwrócił się do Berzeliusa z prośbą aby sprawidził, czy przypadkiem nie da się tego osadu na coś przerobić, podejrzewał że jest to jakiś związek arsenu lub rtęci. Osad ten był palny, wydzielając ostry zapach, nieco podobny do zapachu arsenu ale jednak inny. Niewiele lat wcześniej w minerałach siarczkowych odkryto Tellur, który także dawał podobny zapach, uznano więc że to jakiś związek telluru. Berzelius dla dokładności sprawdził oryginalne piryty i nie znalazł w nich telluru. Zaczął więc oczyszczać osad, wyodrębniając substancję bez wątpienia prostą, nie będącą żadnym ze znanych pierwiastków i w 1818 roku ogłosił odkrycie kolejnego już na swoim koncie pierwiastka, nazwanego selenem. Była to analogia do podobnego telluru - "tellus" znaczy "ziemia" zaś "selene" znaczy "księżyc".

Jego właściwości chemiczne są, jak się rzekło, bardzo zbliżone do siarki. elektroujemność, czyli skłonność do przyciągania elektronów podczas wiązania, jest prawie identyczna. Tworzy selenki z metalami; tlenek rozpuszczony w wodzie daje mocny kwas selenowy. Podobnie jak wiele niemetali występuje w licznych odmianach alotropowych. Selen czerwony to odmiana najłatwiej dostępna, ma postać szaro-czerwonego proszku, o odcieniu zależnym od rozdrobnienia i sposobu otrzymania. Składa się z podobnych do siarki ośmioatomowych pierścieni oraz powstałych przez ich połączenie pierścieni zawierających od 20 do 100 atomów. Ma trzy odmiany krystaliczne - alfa, beta i gamma, różniące się gęstością. Podobnie jak siarka jest izolatorem i rozpuszcza się w dwusiarczku węgla.
Przy podgrzejemy go przez dłuższy czas do temperatury powyżej 180 stopni, pierścienie popękają i utworzą długie, nieco skręcone łańcuchy selenu szarego. Ta odmiana ma wygląd zbliżony do grafitu, choć mniej połyskliwego i częściowe właściwości metaliczne - słabo przewodzi prąd elektryczny. W połowie XIX wieku zauważono, że przewodnictwo selenu szarego wzrasta gdy zostanie oświetlony i to proporcjonalnie do natężenia światła, dlatego już w 1874 roku fotokomórki z selenem znalazły zastosowanie komercyjne. Wkrótce Bell, znany jako wynalazca telefonu, zastosował go w fotofonie, przekazującym dźwięk za pomocą modulowanej wiązki świetlnej. Ostatnią odmianą alotropową jest selen czarny, o szklistej strukturze, otrzymywany przez szybkie ochłodzenie stopu.

Choć selen wykryto w ludzkim organizmie już dawno, dopiero w połowie XX wielu uświadomiono sobie, że musi pełnić w nim jakąś ważną rolę, skoro obecność mikroskopijnej ilości tego pierwiastka, jest zdecydowanie korzystna. Mimo to wielkim zaskoczeniem było odkrycie, że jest składnikiem dotychczas nieznanego aminokwasu - selenocysteiny ( Sec lub Se-Cys). Jest to analog cysteiny, w której siarka zastąpiona jest selenem.
Ciekawą kwestią jest to, że choć występuje w enzymach produkowanych przez organizm, selenocysteina nie jest kodowana w DNA. W normalnej sytuacji każdym trójkom zasad w kodzie genetycznym (na przykład AAG czy TCT) odpowiada któryś z aminokwasów, zaś ciąg takich trójek jest dla komórki instrukcją łączenia aminokwasów w białka. Gdy odczytujący rybosom dochodzi do trójki UGA, oznacza to dla niego STOP, gen się kończy i białko jest odcinane. Inaczej jest w przypadku genów opisujących enzymy z selenem - pojawiający się tam kodon UGA jest tłumaczony na Se-Cys za pomocą specjalnego czynnika biologicznego nazywanego SECIS, który zapobiega kończeniu białka w tym miejscu. Aby czynnik zadziałał selen już musi być obecny w organizmie.
Aminokwas ten jest niezbędnym składnikiem wielu ważnych enzymów, w tym wielu peroksydaz - enzymów neutralizujących rodniki tlenkowe i nadtlenkowe. W efekcie, choć sam selen nie ma właściwości reduktora, jego obecność sprzyja zmniejszeniu ilości szkodliwych wolnych rodników. Najważniejszym enzymem w którym jest zawarty jest peroksydaza glutationowa - enzym ten rozkłada nadtlenek wodoru i nadtlenki organiczne, powstające w reakcjach metabolicznych i należące do najbardziej szkodliwych reaktywnych form tlenu (powszechnie nazywanych wolnymi rodnikami), wywołując uszkodzenia komórek.
Odbywa się to w sposób następujący (duży obrazek):



 Nadtlenek utlenia grupę selenolową w enzymie i zamienia się w wodę. Utleniony enzym reaguje z glutationem, tworząc z nim połączenie przez mostek Se-S. Druga cząsteczka glutationu regeneruje enzym tworząc dimer z mostkiem siarczkowym. Dimer jest redukowany przez koenzym NADPH.

A co gdyby ten niezbędny pierwiastek nie był obecny w organizmie?
Wbrew pozorom przy normalnej, zrównoważonej diecie niedobór selenu jest bardzo rzadki - jeśli jest niezbędny dla wszystkich organizmów, to i we wszystkim występuje, zdarzają się jednak niższe lub wyższe poziomy zawartości. Na szerokich areałach Chin, gdzie lessowa gleba jest bardzo uboga w selen, stosunkowo częsta jest choroba Keshan, nazwana od stolicy regionu najbardziej dotkniętego. Niedobór selenu połączony z zakażeniem zazwyczaj nieszkodliwym wirusem coxsackie, często wywołującym wysypki u dzieci, wywołuje w tej chorobie schorzenia układu krążenia, z przerostem serca, martwiczymi zawałami i niewydolnością, oraz obrzęk płuc, a także częste udary i zaćmę (objawy występują łącznie). Uzupełnienie niedoboru prowadzi do samoistnego wyleczenia.
Ponieważ selenocysteina jest składnikiem enzymów odpowiadających za aktywność hormonów tarczycy, niedobór selenu połączony z niedoborem jodu, może wywołać niedoczynność tarczycy. Wiadomo także że suplementacja poprawia stan chorych w chorobie Hashimoto - autoimmunologicznym zapaleniu tarczycy[1] - chociaż mu nie zapobiega. Co do tego na ile niedobór wpływa na choroby serca i nowotwory nie ma zgody - teoretycznie wymiatając wolne rodniki powinien im w jakimś stopniu zapobiegać. Z kilku badań wynikałoby, że u osób z wyższym stężeniem we krwi, ryzyko raka pęcherza jest niższe[2] zaś u osób z niską ilością Se w diecie ryzyko raka płuc jest wyższe[3] - aczkolwiek nie działało to w drugą stronę i dla zawartości wyższych niż norma nie następował dalszy spadek zachorowalności. Badania na większej populacji są jednak bardzo niejednoznaczne. W niedawnym gigantycznym badaniu 295 tysięcy mężczyzn w USA nie wykazano aby zażywanie multiwitamin wpływało jakoś na zachorowalność raka prostaty, natomiast u osób nadużywających takich preparatów (więcej jak 7 całodziennych dawek na tydzień) stwierdzono z tego powodu wyższą śmiertelność - największy wzrost dotyczył suplementów z selenem i cynkiem[4]. Wygląda to dziwnie, zachorowalność się nie zwiększyła ale wykrywane przypadki były cięższe, co sugeruje raczej, że osoby nadużywające suplementów później zgłaszały się do lekarza, na zasadzie "biorę pigułki więc na pewno jestem zdrowy".
W innym dużym badaniu 60 tysięcy pielęgniarek nie stwierdzono korelacji między ilością selenu w organizmie a zachorowalnością na raka w jakiejkolwiek formie[5]. Ponieważ zaś dokładnie przeciwny wynik dało badanie na 50 tysiącach pielęgniarzy[6] i był on wywołany właśnie różnicami w zachorowalności na raka prostaty (której kobiety nie mają) wydaje się że jest to jedyny typ nowotworu któremu selen w jakiś sposób zapobiega.

Pierwiastek ten dosyć powszechnie występuje w jedzeniu - najlepszymi źródłami są ryby i skorupiaki morskie, dalej mięso, wątroba, nerki , jajka, produkty zbożowe i rośliny strączkowe. Z tego też powodu zróżnicowana dieta jest najzupełniej wystarczająca aby zaspokoić zapotrzebowanie. Z tego co wiem, jedynie specyficzne diety ubogie jak fruktarianizm czy weganizm mogą doprowadzać do jakiegoś niedoboru, wystarczy jednak wzbogacić je o rośliny obfite w selen - najwięcej zawierają go orzechy brazylijskie. Zmniejszone wchłanianie pojawia się także przy alkoholizmie, stosowaniu niektórych leków zawierających siarkę, czy uporczywych biegunkach. Dlatego też w zasadzie silny niedobór Se jest rzadkością. Bardzo trudno jest też go przedawkować przez samo jedzenie, stąd praktycznie wszystkie takie przypadki dotyczą nadużywania suplementów.

Jeśli zatem selen ma takie dobroczynne właściwości, to co robi w tej historii?
Wieki temu przemądrzały lekarz Paracelsus stwierdził paradoksalnie "Wszystko jest trucizną i nie jest nią". Każda substancja wpływa jakoś na organizm, a to czy wpływ będzie szkodliwy, leczniczy czy obojętny zależy tylko od dawki (i sposobu podania). Woda jest nam niezbędna do życia, ale wypicie na raz zbyt dużej ilości zaburza równowagę elektrolitów, w rzadkich przypadkach wywołując śmiertelnie groźne zatrucie wodne. A zdecydowanie mniejsza ilość dostawszy się do płuc może spowodować zachłyśnięcie.
To na ile bezpieczna jest dana substancja określają dwa czynniki - dawka śmiertelna a dla substancji leczniczych rozpiętość między dawką leczniczą a toksyczną. Taki na przykład siarczan miedzi zasadniczo uważany jest za lekko trujący, choć dawka śmiertelna dla niego to kilkanaście gramów - więcej niż dla niektórych leków. Dla ibuprofenu dawka terapeutyczna to ok. 10mg/kg ciała, zaś toksyczna, przy której już pojawiają się negatywne objawy, to ok. 180mg.kg[7] - zakres bezpieczeństwa jest więc szeroki bo lek staje się trujący w ilości 18 razy większej niż normalna.
Jak rzecz wygląda dla selenu? Zalecana dawka dzienna to 55-70 µg (0,000055-0,00007 g)  zaś toksyczna to 400 µg/dzień - tylko 8 razy więcej. W dodatku pamiętajmy że mówimy o dawkach rzędu milionowych części grama, przy takich odrobinach nie trudno o przekroczenie dawki. Łatwiej nieświadomie zażyć za dużo selenu niż połknąć 8 tabletek. Wprawdzie selen jest koniecznie potrzebny do produkcji enzymów, ale tylko do nich, a organizm nie będzie ich produkował dopóki mu starczy materiału, a tylko tyle ile mu trzeba. Nieprzereagowany selen rozprasza się po organizmie, próbując wbudować się gdzieś zamiast siarki. Zastępuje ją w kreatynie, budującej włosy i paznokcie, jednak czyni to nieudanie - takie zselenowane białko ma niewłaściwą budowę, stąd zmiana struktury włosów i szare pasma na paznokciach; działanie toksyczne na komórki macierzy paznokciowej wywołuje ich zniekształcenia a nawet wypadanie.
Pasma Meesa przy selenozie

Powróćmy tu to Ameryki - gdy zorientowano się że źródłem zatrucia jest suplement, starano się dotrzeć do wszystkich, którzy go kupili. Na podstawie danych ze sklepów odnaleziono 226 osób w dziewięciu stanach, które kupiły feralną partię. Objawy zatrucia stwierdzono u 201 osób. Dzięki ankietom i kwestionariuszom ustalono przebieg i objawy zatrucia, uzyskując całkiem sporą ich rozpiętość. I tak u większości pojawiały się biegunki, ogólne zmęczenie, wypadanie włosów (po ok 70%) bóle stawów, zniekształcenia i przebarwienia paznokci (50-60%) bóle głowy, cuchnący oddech i zmiany skórne; co czwarty stwierdził gorączkę. U wielu z nich objawy utrzymywały się jeszcze w trzy miesiące po zatruciu. Późno ujawniły się takie objawy, jak pogorszenie pamięci, zmiany nastroju i osłabienie mięśni.
Spośród tych którzy tracili włosy u kilkunastu dotyczyło to całkowitego wyłysienia głowy a u jednej osoby  utraty wszystkich włosów na ciele. U doświadczających zniekształceń paznokci co trzeci utracił część paznokci. Był to największy w USA przypadek zatrucia suplementem diety od czasu afery z trującym tryptofanem.
Innym obszernym przypadkiem zatruć selenem są endemiczne selenozy w środkowych chinach. To geologiczny paradoks, że w jednej części kraju ludzie chorują od niedoboru a w innej od nadmiaru tego pierwiastka w glebie. W pięciu wsiach w okolicach Enshi, w prowincji Hubei, na początku lat 60. niemal dwustu mieszkańców doznało biegunek, wypadania włosów i paznokci, choroby układu nerwowego, choroby skóry i zębów. Jedna osoba zmarła. Źródłem była gleba powstała na płytkich złożach węgla, zawierających rekordową ilość 0,08% selenu. Długotrwała susza zniszczyła uprawy ryżu, więc mieszkańcy przerzucili się na kukurydzę i warzywa strączkowe, gromadzące selen w dużych ilościach[8]

Problemy z selenem pojawiają się też na dużych obszarach zachodnich Stanów Zjednoczonych - przewlekła selenoza u zwierząt hodowlanych powoduje tam wypadanie sierści, zniekształcenia i rozszczep kopyt, zwiększa ilość deformacji płodów. Po przedostaniu się do wód staje się toksyczny dla ryb - notowano takie drastyczne deformacje jak dwugłowe pstrągi. U ptaków wywołuje deformacje dziobów i wypadanie piór.


Tak na prawdę bardzo trudno jest doznać zatrucia ze źródeł naturalnych, nawet zajadając się orzechami brazylijskimi, dlatego też praktycznie wszystkie znane przypadki są związane ze stosowaniem suplementów. Jednym z nielicznych łatwo dostępnych produktów, zawierających dużo tego pierwiastka, jest preparat do zimnej oksydacji stali, zawierający mieszankę soli miedzi i selenianu sodu. Po wtarciu mieszanki w oczyszczoną powierzchnię stalową, tworzy się na niej ciemna powłoczka tlenków i selenków miedzi o lekko niebieskawym kolorze. Tego typu preparaty są używane do konserwowania broni, dlatego w takich krajach jak USA są łatwo dostępne. Nic też więc dziwnego, że tam właśnie notuje się dużo zatruć.
Znalazłem co najmniej dwadzieścia przypadków zgonu w wyniku przypadkowego lub samobójczego wypicia takich preparatów. Ilości które wywołały zatrucie wahały się od 11 ml (u 2-letniego chłopca) do 90 ml, przyczynami zgonu były najczęściej rozległe krwotoki wewnętrzne, martwica wątroby, obrzęk płuc lub zawał jelita[9] Dawka śmiertelna dla selenianu sodu to zaledwie 5 -7 mg/kg masy ciała - dwa razy mniej niż dla cyjanku.


Wobec tego wydaje się dziwne, że natknąłem się na informację o tylko jednej potwierdzonej próbie zabójstwa selenem. W 1989 roku pewien 49-latek trafił do szpitala z wodnistą biegunką i wymiotami, które jednak minęły po kilku dniach. Tydzień później objawy powróciły z jeszcze większym natężeniem, dodatkowo zaczęły mu wypadać włosy, stracił na wadze i doznawał skurczów mięśni. Paznokcie zabarwiły się na fioletowo-czerwono. Pojawiła się lekka żółtaczka i zapalenie jelit. Choroba minęła po dwóch tygodniach ale powróciła po trzech dniach spędzonych w domu. Badania toksykologiczne wykluczyły tal i arsen, dające podobne objawy. Lekarza zajmującego się nim zastanowił jednak wyraźny, czosnkowy zapach z ust, nie pasujący do metali ciężkich, co naprowadziło go na myśl, o zatruciu selenem. Faktycznie, stężenie w próbkach moczu i krwi przekroczyło wszystkie normy. Po trzech miesiącach objawy cofnęły się, zaś na badaniach kontrolnych pacjent ujawnił, że niedawno rozstał się z dziewczyną. Odeszła od niego zabierając znaczną sumę z jego konta. Wcześniej gotowała mu, zaś ostre objawy pojawiały się po zjedzeniu posiłków. Po jej odejściu choroba nie powróciła - śledztwo wykazało ze w tym okresie kupiła dosyć dużo preparatu do konserwowania broni, zawierającego kwas selenowy. Z braku zachowanych próbek jedzenia nie dało się jej niczego udowodnić.[10] Natknąłem się jeszcze na przypadek Richarda Overtona, który próbował otruć swoją pierwszą żonę, oraz otruł drugą przy pomocy selenku i cyjanku, ale nie wiem która z tych trucizn spowodowała śmierć.

Dosyć ciekawą kwestią są interakcje między selenem a metalami ciężkimi - zarówno on jak i arsen, rtęć czy kadm, gromadzą się w tych samych organach i najwyraźniej często łączą się w nietoksyczne selenki, co w pewnym stopniu sprzyja detoksykacji. Działa to też w drugą stronę - odtrutką na ostre zatrucie Se jest arszenik (i odwrotnie, ale ilość selenu potrzebna do detoksykacji arsenu byłaby na tyle duża, że pacjent zatrułby się nim właśnie)[11] Z tego powodu niektórzy próbują zażywać ten pierwiastek przy zatruciach rtęcią, zarówno faktycznych jak i domniemywanych. Szczególnie zajmujący się medycyną alternatywną polecają takie preparaty osobom z amalgamatowymi plombami, co niestety doprowadziło już do kilku zatruć. Niedawno 54-latka z Hamburga za radą dentystki wymieniła wszystkie plomby, poddała się akupunkturze a gdy bóle szczęki nie ustępowały, otrzymała receptę na suplement. Po zażyciu połowy przepisanej ilości trafiła do szpitala z martwicą wątroby. W podobnym przypadku z 2001 roku, wlew z 100 mg selenianu sodu mający na celu usunąć rtęć z amalgamatów, zabił pacjenta w ciągu kilku godzin[12]

Podsumowanie

Dla tych, którym nie chciało się czytać. 

Selen jest niezbędnym mikroelementem, potrzebnym naszemu organizmowi do produkcji enzymów usuwających wolne rodniki. Jego niedobór zwiększa zachorowalność na raka i inne choroby. Niestety nadmiar jest trujący, a przekroczyć dawkę toksyczną jest bardzo łatwo. Ponieważ trudno jest to zrobić poprzez jedzenie które go zawiera, praktycznie wszystkie znane przypadki dotyczą stosowania suplementów, czy to w nadmiarze czy też omyłkowo zbyt silnych.
Jest to dosyć charakterystyczny przypadek - zbyt mała ilość w diecie sprzyja chorobom, za zbyt duża je wywołuje. Podobnie bywa z witaminami. Dlatego najlepiej trzymać się złotego środka.
-----
źródła:
ResearchBlogging.org
MacFarquhar, J. (2010). Acute Selenium Toxicity Associated With a Dietary SupplementAcute Selenium Toxicity With a Dietary Supplement Archives of Internal Medicine, 170 (3) DOI: 10.1001/archinternmed.2009.495
 
 http://en.wikipedia.org/wiki/Selenium
 http://de.wikipedia.org/wiki/Selen
 http://sv.wikipedia.org/wiki/Selen
 http://de.wikipedia.org/wiki/Selenose
 http://en.wikipedia.org/wiki/Selenium_deficiency
 http://de.wikipedia.org/wiki/Selenmangel

[1] Toulis KA, Anastasilakis AD, Tzellos TG, Goulis DG, & Kouvelas D (2010). Selenium supplementation in the treatment of Hashimoto's thyroiditis: a systematic review and a meta-analysis. Thyroid : official journal of the American Thyroid Association, 20 (10), 1163-73 PMID: 20883174
 
[2] Hurst, R., Hooper, L., Norat, T., Lau, R., Aune, D., Greenwood, D., Vieira, R., Collings, R., Harvey, L., Sterne, J., Beynon, R., Savovic, J., & Fairweather-Tait, S. (2012). Selenium and prostate cancer: systematic review and meta-analysis American Journal of Clinical Nutrition, 96 (1), 111-122 DOI: 10.3945/ajcn.111.033373 [3] Zhuo H , Smith AH , Steinmaus C . Selenium and lung cancer: a quantitative analysis of heterogeneity in the current epidemiological literature.  Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2004 May;13(5):771-8
[4] Lawson, K., Wright, M., Subar, A., Mouw, T., Hollenbeck, A., Schatzkin, A., & Leitzmann, M. (2007). Multivitamin Use and Risk of Prostate Cancer in the National Institutes of Health-AARP Diet and Health Study JNCI Journal of the National Cancer Institute, 99 (10), 754-764 DOI: 10.1093/jnci/djk177
[5] Garland M, Morris JS, Stampfer MJ, Colditz GA, Spate VL, Baskett CK, Rosner B, Speizer FE, Willett WC, & Hunter DJ (1995). Prospective study of toenail selenium levels and cancer among women. Journal of the National Cancer Institute, 87 (7), 497-505 PMID: 7707436
[6] Yoshizawa, K., Willett, W., Morris, S., Stampfer, M., Spiegelman, D., Rimm, E., & Giovannucci, E. (1999). Study of Prediagnostic Selenium Level in Toenails and the Risk of Advanced Prostate Cancer The Journal of Urology, 161 (4) DOI: 10.1016/S0022-5347(01)61692-6
[7]  http://www.swiat-zdrowia.pl/artykul/lekarstwa-przeciwgoraczkowe-paracetamol-ibuprofen-infekcje
[8] Yang GQ, Wang SZ, Zhou RH, & Sun SZ (1983). Endemic selenium intoxication of humans in China. The American journal of clinical nutrition, 37 (5), 872-81 PMID: 6846228
[9]  Kern L. Nuttall, Evaluating Selenium Poisoning Ann Clin Lab Sci vol. 36 no. 4 409-420

[10] Ruta, D., & Haider, S. (1989). Attempted murder by selenium poisoning. BMJ, 299 (6694), 316-317 DOI: 10.1136/bmj.299.6694.316
[11] Levander, O. (1977). Metabolic Interrelationships between Arsenic and Selenium Environmental Health Perspectives, 19 DOI: 10.2307/3428469  
[12]  http://www.news.at/articles/0227/10/37705/steirerin-selenspritze-haftstrafe-arzt

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3225252/