Toxikologické vyšetření Mgr. Jana Gottwaldová Toxikologie •nauka o jedech, jejich účincích na organizmus a léčbě otrav •jed – látka, vyvolávající po vniknutí do organismu (i v malém množství) jeho poškození •řadí se mezi cizorodé látky tzv. xenobiotika – i učinné léky se mohou při předávkování projevit jako jedy • • Způsob intoxikace •jedy mohou být – pevné, kapalné, plynné •dle způsobu intoxikace: požitím, vdechnutím, parenterálně (injekcí), kůží, sliznicemi … •dle způsobu účinku: obecně působící (ovlivňují metabolické pochody), karcinogeny, mutageny, narkotické, iritanty, alergeny … •dle cílového orgánu: krevní, hepatotoxické, neurotoxické, neurotoxické, poškozující kůži … •Intenzita účinku •cesta podání, dávka a forma jedu, součastně podané látky, které ovlivňují vstřebávání a metabolismus, resistence, vnímavost organismu • • • • Účinek jedu •Dávka Øtoxická – množství schopné vyvolat otravu Øletalní (LD 50) vyjadřuje individuální citlivost organismu k jedu Øterapeutická (účinná) – u léků, důležitá je tzv. terapeutická šíře - rozdíl mezi dávkou toxickou a terapeutickou (nebezpečí u léků s malou ter. šíří –nutno monitorovat) Ønejvyšší připustná konc. tox. látky (NPK) – zákonem povolená max. koncentrace látky v ovzduší, ve vodě, v potravinách… Ønejvyšší přípustný limit v biol. materiálu – konc. považována za bezpečnou u osob při styku s jedem v pracovním procesu • • • • • Individuální rozdíly (citlivost k učinkům jedu) •věk – př. děti jsou citlivější k salicilátům a morfinu než dospělí, staří lidé pomaleji metabolizují řadů jedů než mladí, nejcitlivější je organismus v embryonálním období •pohlaví –ženy obecně citlivější •fyziol. stav organismu •současně probíhající choroba •návyk •předchozí poškození cílového orgánu (játra – hepatotoxická látka) • •Příčina otrav: úmyslné (sebevražda, toxikomanie, doping), náhodné • Jed v organismu •biolog. poločas – doba za kterou množství jedu klesne na ½ •Kumulativní jedy – hromadí se v organismu (Pb, Hg), kumulace může nastat i při poruše fce orgánu podílejícího se na metabolismu (játra) •Jed se vylučuje buď nezměněn, častěji je však metabolizován – redukcí, oxidací, metylací, hydroxylací konj. s kys. glukuronovou – cílem je snazší vyloučení z organismu •Na metabolismu jedu se podílejí – nejvíce játra, dále svalová tkáň, ledviny. •Jedy (jejich metabolity) se vylučují z organismu obvykle močí, dále dechem, žlučí… • • • Důvod toxikologického screeningu •u akutních otrav (náhodné, úmyslné) – akutní vyšetření •toxikomanie (nově zachycení, léčba metadonem, abstinence) •monitorování hladin léků (u léků s malou terapeutickou šíří) •otrava (v pracovním procesu –průmysl, zemědělství, desinfekce - profesionální toxikologie) •forenzní toxikologie (podezření na trestní čin, alkohol u řidičů…, ústav soudního lékařství) •doping (antidopingové laboratoře) • • • • Biologický materiál •krev, sérum –výhoda: přímí vztah mezi tíží otravy a koncentrací jedu v krvi; nevýhoda: konc. bývají nízké - závisí na biologickém poločasu jedu •moč – výhoda: snadno se získá, jed bývá v moči koncentrován (objeví se až za určitou dobu, později než v krvi); nevýhoda: koncentrace ovlivněna zahuštěním moče, výskyt řady metabolitů – obtížnější hodnocení nálezu •žaludeční obsah (analýza původní látky); dech (těkavé látky), vlasy, nehty (kumulativní jedy), tkáně (jaterní biopsie) • Co prokazujeme? •samotný jed – př. olovo v krvi, arzén ve vlasech •metabolity jedu – kys. hippurová v moči (toulen, xylen); kys. mandlová v moči (styren) •látky jejichž koncentrace se mění v souvislosti s otravou - př. u otravy Pb je blokována syntéza porfyrinů, v moči se prokazuje zvýšená konc. kys. δ-aminolevulové a koproporfyrin III • - při otravě organofosfáty klesá aktivita cholinesterázy v • krvi •jiné poškození organismu – př. otrava kadmiem způsobuje poškození buněk tubulu ledvin Metody stanovení •Chromatografické – TLC, GC -MS, HPLC-MS •Spektrální analýza – UV, IR, AAS •Imunochemické metody – EIA (EMIT, ELISA), KIMS, chemiluminiscence (LIA), florescenční (FPIA) •Ostatní metody – mikroskopie (spóry jedovatých hub) Chromatografické metody •TLC – kvalitativní průkaz, denzitometrická kvantifikace •GC – stanovení těkavých látek (alkoholy, chlorované uhlovodíky) •HPLC – dělení a detekce velkého spektra látek •Nutná úprava vzorku – extrakce, destilace…. •Metody vyžadují vhodný způsob detekce v závislosti na chem. složení jedu – nejčastěji kombinace s MS Spektrální analýza •Absorbční spektrum izolované látky v UV (IR oblasti spektra – identifikace látky •Atomová absorbční spektrofotometrie (AAS) – kvantitativní stanovení kovů – Pb, Cd, Al….. Imunochemické metody - EIA (EMIT, ELISA) KIMS, LIA, FPIA •výhody: kvantifikace jedů bez předchozí úpravy vzorků, možná automatizace, rychlé •nevýhoda: umožňují pouze skupinovou detekci – s protilátkou reaguje více látek podobného složení, mohou reagovat i neúčinné metabolity •použití: rychlá orientační detekce hlavně pro drogový screening v moči (OPI, AMP, BEN, BAR, MET, COC, THC, TCA….), monitorování hladin léků v séru (LIA, FPIA) • Imunochemické metody - EIA •test je založen na kompetici mezi látkou ve vzorku a látkou značenou enzymem glukoso-6-fosfát dehydrogenázou (G6PDH) o vazebná místa na protilátce. •aktivita enzymu klesá při vazbě protilátky, proto lze koncentraci látky ve vzorku měřit podle změny aktivity enzymu. •aktivní enzym mění NAD na NADH, což způsobí změnu absorbance •endogenní sérová G6PDH neinterferuje, protože koenzym NAD působí pouze s bakteriálním enzymem (leuconostoc mesenteroides) použitým v tomto testu. • Kazuistika č. 1 •žena, 71 let, lečí se s hypertenzí a štítnou žlázou, přijata na JIP pro dušnost, slabost, pocit na omdlení, bolest hlavy, opakovaně přítomny stavy “zahledění“ trvající pár sekund. Při příjmu je při vědomí, ale nekontaktní. • vyšetřena na neurologii, CT negativní •Laboratorní nález: pozitivní marihuana - výsledek konfirmován v Ústavu soudního lékařství (zkřížená reakce vyloučena) •Pacientka požívání marihuany neguje, včera večeřela bramborák, který jí donesl vnuk…. •4. den hospitalizace stabilní předána na stand. odd., po kompenzaci TK propuštěna do domácí péče Příklady otrav- látky blokující transportní fci Hb •COHb (karbonylhemoglobin) •otrava CO, vzniká při nedokonalém hoření •CO blokuje transportní fci Hb, 200x vyšší afinita než O2 , vzniklý COHb není schopen přenášet O2 - hypoxie tkání, včetně laktátové acidózy. Inhibuje účinek cytochromoxidázy, váže se na myoglobin – působí toxicky na myokard a kosterní svalstvo, tox. účinek (nedostatek O2 ) nejvíce postihuje mozek •vazba CO je reversibilní, uvolňování je velmi pomalé – nutná hyperbarická oxygenterapie Otrava oxidem uhelnatým podíl COHb % projevy < 5% ref. rozmezí > 10% kuřáci 20 intenzivní bolest hlavy, dušnost 30 intenzivní bolest hlavy, poruchy vidění, spavost 40-50 intenzivní bolest hlavy, tachykardie, zmatenost, letargie, kolaps 60-70 bezvědomí, křeče 80 náhlá smrt Příklady otrav- látky blokující transportní fci Hb •MetHb (methemoglobin) vznik oxidací Hb •( FeII → Fe III ) – působením dusitanů,aniliniových barviv, sulfonamidů… •SulfHb (sulfhemoglobin) – otrava sulfanem •HbCN (kyanohemoglobin) – otrava CN, HCN • •Stanovení: přímá spektrofotometrie - analyzátory ABR s fotometrickým systémem, paralelní stanovení Hb, Hb O2 , MetHb, a COHb • Kazuistika č.2 •žena, 45 let, s ničím se neléčí •v koupelně s plynovou karmou cítila plyn, který vdechovala 5 – 10 min., poté dýchací obtíže, tlak na hrudi, bolesti hlavy, nezvracela, trnutí a necitlivost končetin •přivezena na interní ambulanci, kompl. odběry včetně COHb – 29,9%, letecký transport na ARO FN Ostrava, kde byla ihned zahájena terapie v hyperbarické komoře (před provedením léčby nutná oboustranná punkce ušního bubínku) Otrava alkoholy •Etanol •akutní: excitační a narkotický účinek na CNS, metabolická acidóza, hypoglykémie, hyperurikémie, ↑ ALT, ↑ osmolalita •chronický účinek: steatóza až cirhóza jater, ↑GMT, ↑%CDT •> 3‰ : kóma, křeče, hypotermie (podchlazení), hrozí smrt vyvolána útlumem dechového centra a oběhovým selháním •u alkoholika nebo osoby dlouhodobě nadužívající alkohol vzniká jakási "rezistence" ( odolnost) a tyto stavy mohou nastoupit až ve vyšším stupni opilosti ) • Otrava alkoholy •Metanol •Nejdříve příznaky podobné ethanolu (lehká opilost, horší artikulace) poté 12 – 24 hod. bez příznaků (s kombinaci s alkoholem až 36 hod.) , následuje bolet hlavy, dušnost, bolest břicha , křeče, snížená ostrost vidění, rozvrat met. procesů • toxické účinky met. produktů – formaldehydu (na zrakový nerv), kys. mravenčí (met. acidóza) •tox. dávka – 0,1 ml/ kg, smrtelná dávka – 1 ml/kg •Léčba: podání antidota (etanol, fomepizol) min. tvorbu tox. produktů (kopetitivní inhibice alkoholdehydrogenázy); HD – odstraňuje metanol i jeho metabolity, koriguje metalické poruchy Kazuistika č.3 •Muž, 66 let, přivezen do nemocnice rodinou pro nechutenství, bolesti hlavy, celkovou nevolnost. Měl zrakové obtíže – mžitky před očima, výpadky zrakového pole, černobílé vidění, postupně nevidí vůbec. Údajně denně popíjel 2-3 dcl rumu, k tomu další alkohol. •při příjmu byl orientován, při vědomí, zpomalený tep, laboratorní nález: metabolická acidóza ↓pH 7,12 [7,35-7,43], laktát 1,3 mmol/l [0,5-2,2], osmolalita ↑309 mmol/kg [275-295], kys. mravenčí 699 mg/l, metanol 85 mg/l , CT mozku bez známek postižení •provedena HD, kontinuálně IV podáván ethanol •následující den kys. mravenčí 12 mg/l •po vysazení etanolu dochází k rozvoji delirantního stavu (abusus alkoholu) s nutností sedace, pro nedostatečnou dechovou aktivitu nutná intubace, po několika dnech extubace a opět delirantní stav Otrava alkoholy •Ethylenglykol •metabolizován v játrech působením alkohol - a aldehyd-dehydrogenázy na silné kyseliny (glyoxalovou, šťavelovou, oxalovou), vzniká těžká metabolická acidóza, která se prudce zhoršuje a ohrožuje život otráveného •kys. oxalová se váže s Ca, depozita krystalů šťavelanu vápenatého vedou k poškození buněk (mozek, ledviny, myokard, plíce), také výrazné ↑↑ osmolality •tox. dávka 200 mg/l, smrtelná dávka: 850- 2000 mg/l (nejednotné údaje) • • Otrava alkoholy •Ethylenglykol •Příznaky otravy: opilost bez zápachu alkoholu •Neurologické stádium (30 min. – 12 h. po požití) opilost, euforie, smazaná řeč, ospalost, zvracení. Během 4-12 h. rozvoj met. acidózy •Kardiopulmonální stádium (12-24 h.) – tachykardie, hypo nebo hypertenze, težká m. acidóza a s hyperventylací a selháváním orgánů •Renální stádium –(24 -72 h.) – hematurie, albuminurie, selhání ledvin, ne vždy úprave fce ledvin •Léčba: : podání etanolu (100x vyšší afinita k ADH); HD – odstraní ET i metabolity, upraví acidózu • Kazuistika •žena, 62 let, s hepatální cirhózou, t.č. 2 roky abstinuje od alkoholu •nalezena doma zmatená se sklenicí modré tekutiny na dně, prázdné blistry od léků (benzodiazepiny), volána RZS •při příjmu porucha vědomí, těžká metabolická acidóza •vstupní laboratorní nález: • ph 6,96 [7,35-7,43]; osmolalita 358 mmol/kg ; Na 141 • mmol/l; urea 1,8 mmol/l, glu 8,1 mmol/l, ethanol – 0 • mmol/l, tox. screening - neg. •osmolal gap = 66 mmol/kg • • • • 10.9.2015 8,50 hod. 10.9.2015 10,20 hod. 10.9.2015 16,30 hod. 10.9.2015 20 hod. 10.9.2015 24 hod. 11.9.2015 1,30 hod Glukóza (mmol/l);[3,9-5,6] 8,1 6,2 8,7 13,0 11,6 Urea (mmol/l);[1,7-8,3] 1,8 2,1 Na (mmol/l);[136-145] 141 145 144 142 140 141 Osmolalita (mmol/l);[275 - 295] 358 351 312 312 327 330 Ethanol (mmol/l) 0 33,7 (1,5 ‰) 13,2 (0,6 ‰) 19,6 (0,9 ‰) 44,3 (2,0 ‰) 47,4 (2,1 ‰) Vypočítaná osmolalita 292 310 312 337 341 Osmolální okno 66 2 0 10 11 Ethylenglykol (g/l) ? 3,69 11.9.2015 6 hod. 11.9.2015 19 hod. 12.9.2015 5 hod. Glukóza (mmol/l);[3,9-5,6] 8,3 6,1 5,7 Urea (mmol/l);[1,7-8,3] 0,8 2,0 Na (mmol/l);[136-145] 142 140 139 Osmolalita (mmol/l);[275 - 295] 330 285 Ethanol (mmol/l) 44,6 (2,0 ‰) 11,1 (0,5 ‰) 0 Vypočítaná osmolalita 338 285,7 Osmolální okno 8 0,7 Ethylenglykol (g/l) negativní Závěr: otrava ethylenglykolem Terapie: opakovaná dialýza 10 – 20.10.2015 , terapie alkoholem 1- 1,5 ‰ Otrava léky •Paracetamol •závažné, smrtelné otravy, v játrech přeměna na toxický metabolit, kt. se kovalentně váže na bílkoviny hepatocytu – hrozí jaterní selhání • •Příznaky: nechutenstvní, pocení, ospalost, nauzea a zvracení • •Laboratorní nález •Elevace ↑ jaterních enzymů, ↑ bilirubinu, pokles ↓albuminu , prodloužení APPT, častá hypoglykémie, vzestup ↑AMS (pankreatické amylázy) •metabolická acidóza, postižení ledvin: zvýšení urey, kreatininu, proteinurie, hematurie • •Léčba •podání antidota (N-acetylcystein) nejpozději do 12 -15 h. po požití • Otrava kovy •Cd, – otrava při profesionální expozici •poškození buněk proximálního tubulu ledvin •Pb – kumulace v organismu (vys. konc.ve vlasech) •blokuje tvorbu Hb – v moči nacházíme jeho prekurzory (kys.δ –aminolevulová a koproporfyrin III) •Al – u HD pacientů, je třeba zabránit přestupu do organismu z dyalizačního roztoku (čištění vody reversní osmózou) •Snižuje citlivost kostní dřeně na erytropoetin, vyvolává psychické změny • •Celkem v ČR 2-3 případy ročně. • • • • Otrava kovy •Hg – nejčastěji profesionální otrava (elektrolýza louhu, výroba rtuťových přístrojů) •do organismu vniká inhalační cestou, trávicím ústrojím se nevstřebává •chronická otrava se projevuje zánětem dásní a třesem •Anorganické sloučeniny rtuti – sublimát HgCl2 , vstřebávají se trávicím ústrojím. •akutní otrava, projevuje se zvracením krve nebo natrávené sliznice, v této fázi může dojít ke smrti perforací jícnu. Za 1-3 dny dochází k poškození ledvin. •Provádí se dialýza, úprava fce ledvin je pomalá Otrava kovy •Organické sloučeniny Hg •velmi toxické alkylsloučeniny (metylrtuť a dimetylrtuť) •požití kontaminovaných ryb a vodních živočichů •po bezpříznakovém období (týdny až měsíce) dochází k neurologickým poruchám až ochrnutí • Kazuistika č.5 •muž, 53 let omylem požil smrtelnou dávku HgCl2 , vyplivl, vyplachoval dutinu ústní, k lékaři nešel ( až 3. den) •zvracel krev, nemočil, cítí se slabý, špatně dýchá – ihned přijat na JIP – konzultováno toxikologické centrum v Praze i v této fázi doporučeno podat antidotum (dimalvan) s denními hemodialýzami, hrazení tekutin •Laboratorní výsledky (vstupní): urea 26 mmol/l [1,7-8,3], Krea 810 [60 - 115] - akutní selhání ledvin, postižení sliznic GIT •Po 7 dnech přeložen na standartní odd. výstupní lab. hodnoty urea 9,6 mmol/l [1,7-8,3], Krea 363 [60 - 115] •Závěr: chronické poškození ledvin, postižení sliznic GIT • Otrava houbami •Podle mechanismu účinku mykotoxinů se rozlišuje několik syndromů: •hepatorenální •neurotoxický •nefrotoxický •muskarinový •psychotropní •Rozlišení jednotlivých hub je možné mikroskopickým vyšetřením zbytků syrových hub nebo jídla, zvratků, popř. stolice • • Otrava houbami •Mochomůrka hlízovitá, zelená , jarní - hepatorenální syndrom •toxické termostabilní peptidy - amatoxiny a falotoxiny (buněčné jedy), LD - 50 g čerstvé houby (1 plodnice) •Klinický obraz: po 7-13 h. se objevuje kolika, zvracení, průjmy, po zlepšení trvajícím 21-36 h. od požití nastává selhání jater a ledvin •Léčba: výplach žaludku, projímadlo, opakované masivní dávky černého uhlí, podání antidota - Legalon SIL inj. (silibinin, vytěsňuje amatoxin z hepatocytů), nutné do 48 h. – mívá pouze omezený efekt.; hemodialýza, závažné případy- transplantace jater. •V ČR ročně cca 10 případů. • Otrava houbami •MARS (molecular Adsorbent Recirkulating Systém) –tzv. „umělá játra“ – pomáhají nahradit jaterní detoxikaci a mohou překlenout období jaterního selhání do doby transplantace nebo vlastní jaterní regenerace. •Princip: kombinace dialýzy, v dialyzační tekutině je albumin, na který mohou vázat se toxiny nerozpustné ve vodě. •Klinické použití od r. 1993. •V ČR v FNuSA • •MARS •krev proudí mimotělním oběhem do „MARS“ •v „MARS“ dialyzátoru je spec. membrána, vně které je dialyzační roztok s albuminem – průtokem dochází k vazbě toxinů na volný albumin v dial. roztoku •dále je provedena regenerace albuminu (zbavení od toxinů) a jeho opětovné využití Otrava pesticidy •Organofosfáty – postřiky proti hmyzu…. •Ireversibilní inhibitory cholinesterázy (CHE) •počáteční symptomy jsou závislé na způsobu intoxikace, při zasažení parami je jako první postiženo oko a dýchací soustava, při perorálním požití se otrava jako první projeví zasažením GIT. •Klinické příznaky: nadměrná salivace a pocení, únik moči a stolice, až svalové paralýza, zmatenost, ataxie, ztráta reflexů až koma. •Léčba: spočívá v podání atropinu i.v. a reaktivátorů CHE. Reaktivátory jsou látky, které dokáží uvolnit organofosfáty z vazby na CHE; atropin potom jako antagonista acetylcholinu snižuje jeho účinek na receptorech. • Kazuistika č.6 • •Muž, 21 let (zahraniční student medicíny), byl přijat na IKK pro slabost, nevolnost,zvracení,dyspepsii, v nedávné době opakované hospitalizace pro podobné stavy s dg.pankreatitidy po dietní chybě. •Lab. nález: ↑urea 8,6 mmol/l, ↑krea 270 µmol/l, ↑amyláza 3,52 µkat/l, ↑↑Ca 3,80 mmol/l – pro snížení Ca byla zavedena rehydratační terapie a podpora diurézy, následně bylo doplněno vyšetření VIT D 1583 nmol/l [75-225]!! •V rámci dif.dg se pátralo po jiných příčinách ↑↑Ca – vše negativní (PTH, RTG kostí, UZ…) •Pacient přiznává opakovanou aplikaci preparátu s obsahem anabolik a VIT D – v rozmezí 3 měs. si do svalu aplikoval cca 14 mil. IU VIT D (DDD je 600 IU /den) •Hyperhydratační, diuretická tarapie s aplikací kalcitoninu, parenterální výživa(elevace pankreatických enzymů), UZ vyšetření srdce s poz. nálezem •Po 33 dnech hospitalizace VIT D 1024 nmol/l, Ca 2,99 mmol/l….. • • Vitamín D •Steroidní hormonální prekurzory –kalciferoly •D2(ergokalciferol, rostlinného původu), D3 cholekalciferol (živočišného původu) – tvoří se v kůži působením slunečního záření •nezastupitelná role při metabolizmu Ca – novotvorba kostí •↑↑ VIT D vyplavovaní Ca z kostí, ↑↑Ca/S, ↑↑ Ca/U, kalcifikace měkých tkání (cévy, ledviny), poruchy GIT •↑↑Ca/S – slabost, letagie, únava, nechutenství, zvracení, iritace pankreatu, bradykardie a hypertenze, může vyvrcholit zástavou srdce Toxikologické informační středisko •Funkce •Nepřetržitá (24/7/365) celorepubliková telefonická lékařská informační služba v případech akutních otrav lidí a zvířat •Státní zásoba antidot, antisér, antitoxinů neregistrovaných v ČR •evidence akutních intoxikací •Laboratoř průmyslové toxikologie Toxikologické informační středisko •Státní zásoba vzácných a neregistrovaných v ČR antidot, antisér, antitoxinů •Proč: v ČR není registrace - Vysoká cena, malé využití ZZ, rychlá exspirace •Státní systém krizové připravenosti (terorismus, chemické a radiační nehody, atd.) •Rychlá pomoc v urgentních situacích (kyanidy, organofosfáty, botulismus, atd.) Toxikologické informační středisko •Státní zásoba vzácných a neregistrovaných v ČR antidot, antisér, antitoxinů • •Jak? •1. Telefonická konzultace TIS (224 91 92 93) •2. Webové stránky TIS: www.tis-cz.cz, „Informace •pro odborníky“ – „Dostupnost antidot“ – „Žádost ZZ o poskytnutí antidota“ •3. Zajištění transportu •4. Refundace poskytnutého antidota. •