1 Rostliny ve zdraví a nemoci Farmaceutická fakulta MU Ústav přírodních léčiv prof. PharmDr. Karel šmejklal, Ph.D. Jedovaté rostliny a látky 1 2 2 Ústav přírodních léčiv3 Statistika hlášení otrav ̶ Toxikologické informační centrum Koriamyrtin Coriaria spp. Coriariaceae Pikrotoxinový typ Toxicita pro savce GABA inhibice Příznaky Epileptiformní křeče Excitace CNS Myóza, dušnost Apnoe, kóma Kardiopulmonární selhání, smrt Pikrotoxin Pikrotin a pikrotoxinin 1:1 Anamirta paniculata Chebule Menisperamceae Ichtyotoxin Paralýza vzduchového měchýře Otrávené maso Inhibice GABAA receptoru Příznaky Excitace CNS - hlavně medulla oblongata Svalové záškuby, nekoordinované pohyby, stupor, delirium, epileptiformní křeče Stimulace sekrece žláz - GIT problémy Zpomalení srdeční činnosti – zástava Koma, necitlivost, kardiopulmonární selhání, smrt OH CH3 O O O O CH3 CH2 Ústav přírodních léčiv4 3 4 3 Toxické diterpeny Dafnetoxin, mezerein Daphne mezereum a další druhy Thymelaceae Jedovaté plody i listy Hlavně děti – až 30% mortalita Kontakt – podráždění GIT – ulcerace, poškození mukózy Křeče, zvracení, průjem Hepatotoxicita Interakce s fosforylací v mitochondriích Zvyšuje propustnost membrán pro ionty Neurologické příznaky Křečový jed Bolest hlavy, závratě Poruchy srdečního rytmu Smrt OCH3 O O OH O OH O CH3 OH CH3 CH2 H Ústav přírodních léčiv5 5 6 4 Taxol Pacifik - Taxus brevifolia Evropa - Taxus baccata Japonsko - Taxus cuspidata Himalaje - Taxus wallichiani Taxaceae Cefalomanin Taxus baccata Mitotický jed Podpora tvorby mikrotubulů Inhibice depolimerizace Neutropenie Neurotoxicita Periferní neuropathie Myalgie, alopecie Ulcerace GIT O O O OO O O O O O O O O N O H Taxin A Pseudoalkaloid Taxus baccata Taxaceae Hlavní alkaloid tisu Otravy dobytka požerem jehlic Sebevraždy 50-100 g jehlic pro člověka Symptomy Po 30 minutách Nauzea, zvracení Závrať Bolestivé koliky břicha Mělké dýchání, poruchy srdečního rytmu Podobné hypokalémii Smrt Respirační paralýza Zástava srdce v diastole OH O O O OH O O O O OH N 7 8 5 Toxické triterpeny Kukurbitaciny A-V, Q1 Tetracyklické triterpeny (steroid) Několik keto skupin Volné nebo glykosidy Cucurbitaceae Citrullus Cucumis Luffa A další Toxicita Neurotoxicita (do 24 hodin) Drastické projímadlo (do 3 dnů) Kukurbitacin D Relativně dlouhá latence (i při vysokých dávkách) Diarea, vyčerpanost, tachypnoe Přetrvávající krvavý průjem, nekrózy střeva Cirkulační kolaps, koma, smrt Nefrotoxicita, hepatotoxicita Histologické změny jater, slinivky, střev, ledvin, plic Konjunktivitida, zákal čočky, slepota žloutenka Cucumis myriocarpus Luffa aegyptiaca OH OH O O OH O OH O Kukurbitacin Toxické antrachinonové glykosidy Mnoho čeledí Aloe Liliaceae Cassie, Gleditchia Caesalpiniaceae Andira Fabaceae Polygonum, Rheum, Rumex Polygonaceae Frangula, Rhamnus Rhamnaceae Aglykon Derivát 9,10-antrachinon Redukce Vznik antronů, antranolů a dimerů Substituce aromatických uhlíků OH, -OCH3, -CH2OH, -COOH Intoxikace Obvykle předávkováním léčiva Porušení rovnováhy v absorpci vody Aktivní sodíkový transport Porušení sekrece vody Hydrostatickým tlakem Prostaglandiny ovládanou chloridovou sekrecí Antrony vznikají redukcí mikroflorou 100krát cytotoxičtější než prekurzory Cytotoxické pro střevní sliznici O O O OH O O O H OH O O anthrachinon oxidace anthron anthranol dianthron dimerizace + 2H oxanthron - 2H naftodianthron oxidativní spájení 9 10 6 Metabolismus Aglykony Rychlá absorpce Detoxifikace v játrech Vyloučení jako glukuronidy a sulfáty Glykosidy Nevstřebávají se Transport do tlustého střeva Střevní mikroflóra Chronická intoxikace Laxative abuse syndrom Ztráta elektrolytů Změny střevní sliznice Melanosis coli Degenerativní změny nervové tkáně tračníku Akutní otravy Ztráta vody a elektrolytů Hypokalémie Tubulární nefropatie Snížení svalové aktivity Arytmie, bradykardie Mutagenicita Chrysofanol, emodin… Hypericismus Hypericum perforatum Fotosenzibilizace Tvorba singletového kyslíku Chinolizidinové alkaloidy Aktivita podobná chinidinu Aktivita na iontové kanály (Na, K), nikotinové a muskarinové receptory, ovlivnění proteosyntézy Anagyrin Anagyris foetida, Cytisus spp., Genista spp., Lupinus spp., Sophora spp. Fabaceae Vasokonstikce Centrálně Zvýšené uvolňování adrenalinu Teratogen Skeletové kontraktivní deformace Rozštěpy patra Hlavně u telat Inhibice pohybu plodu v děloze U lidí Erytrocytární aplazie Cévní anomálie Skeletové dysplazie N N O H H 11 12 7 Cytisin, N-methylcytisin Laburnum anagyroides, Cytisus spp., Genista spp., Sophora spp. Fabaceae Běžné intoxikace Podobné otravě nikotinem Mydriáza, slinění, pocení Pálení v ústech Centrální dráždění působí zvracení Velké množství Delirium, excitace Tonicko-klonické křeče Selhání dechu N N O H H N N O H H CH3 Koniin, N-methylkoniin γ-konicein (Aloe globuligemma) Conium maculatum Apiaceae Místní dráždění Paralýza zakončení senzorických i motorických nervů Typická vzestupná paralýza kosterního svalstva Terminální stadium Dechová zástava za plného vědomí a srdeční činnosti Příznaky Nauzea, salivace, vomitus Bolesti břicha s průjmem Landryho vzestupná polyneuritida Chronická intoxikace Teratogenní N 13 14 8 Senecio spp. starček Heliotropium spp. otočník Symphytum officinalis kostival 15 16 9 ̶ Metabolismus u obratlovce N-oxidy polární netoxické Nepřecházejí přes membrány Jsou nestále Redukce ve střevu na terciární látky Průnik membránou díky lipofilitě Jsou neprotonované Část se štěpí na bázi a kyselinu Nespecifická krevní esteráza Netoxické (žádné metabolity) Konjugace a vyloučení močí Sterické bránění – neštěpí se V játrech Oxidace na pyrrol, hydrolýza Derivát s exocyklickým methylenem E. Röder. Pharmazie 50 (1995), 83-98. Pyrrolizidinové alkaloidy Asteracea, Fabaceae, Boraginaceae ̶ Esterově vázané alkaloidy Necinová složka (base, bicyklický pyrrolizidin, někdy 1,2 dehydroforma) Neciková kyselina nebo fragment ̶ Dehydroforma toxičtější ̶ 360 látek Makrocyklické diestery Otevřené diestery Monoestery ̶ Metabolismus v rostlině: Syntéza v kořenech ve formě N-oxidů Transport lýkem Uložení do vakuol, ve vodném prostředí jako N-oxid Ztráta vody – terciární báze Toxicita ̶ N-oxidy stejně toxické jako terciární alkaloidy ̶ Polární – proto rychle vyloučeny ̶ Akutní toxicita Hepatotoxicita Megalocytosa hepatocytů (až 30krát) Zvětšení jader hepatocytů Porucha metabolismu jaterních buněk Porucha mitózy Destrukce buněk Tuková degenerace Příjem 10-20 mg alkaloidů Větší rozsah destrukce buněk – jaterní selhání, smrt ̶ Chronická toxicita Proliferace epitelu žlučových cest Zánětlivé změny Centrilobulární nekróza Cirhóza, ascites Venookluzivní onemocnění senecióza ̶ Klinické symptomy Bolest v podbřišku Zvracení, průjem Ascites Zduření jater Vasomotorický kolaps Zvracení krve, krvavé průjmy Po poškození jater Poškození plic, stimulace epitelu plicních arterií Cor pulmonale Příjem subtoxických dávek dlouhou dobu (1 mg) ̶ Megalocytosis ̶ VOD ̶ Tuková degenerace ̶ Adenomy nebo karcinomy Střední a jižní Afrika Používání léčivých rostlin Crotalaria, Cynoglossum, Heliotropium a Senecio ̶ Mutagenicita ̶ senkirkin > monocrotalin > seneciphyllin > senecionin > 7-acetyl intermedin > heliotrin > retrorsin > 7acetyllycopsamin > symphytin > jacolin > symlandin > intermedin > indicin > lycopsamin > indicin N-oxid > supinin ̶ Hydroxylace struktury snižuje mutagenicitu ̶ Teratogenita ̶ 50 to 200 mg alkaloid/kg tělesné hmotnosti Poškození a změny ̶ Smrt plodu Více než 200 mg/kg 17 18 10 Androcymbium spp. Merendera spp. Gloriosa superba Kolchicin Symptomy Podobné otravě arsenem Pálení sliznice úst a hrdla Nausea, vomitus Bolesti břicha, koliky, křečovité močení Vodnatá a krvavá stolice, krvácení do GIT Ztráta tekutin, plasmy, elektrolytů Poruchy cirkulace, hypotenze, tachykardie, šok Toxicita Poškození jaterní tkáně Poškození nervstva Mentální zmatenost, tonicko-klonické křeče Ztráta šlachových reflexů Vypadávání vlasů Letální dávka proměnlivá 7 mg až 50 mg, 20-30 mg průměrně Působí pozvolna první příznaky po několika hodinách smrt nejdříve po 12 hodinách 19 20 11 Brucin, strychnin Strychnos spp. Loganiaceae Toxicita Stimulace vasomotorického a respiračního centra Blok inhibiční aktivity glycinu Spinální konvulzant Metabolismus Dobré vstřebávání ve střevě Částečné vylučování nezměněné močí Metabolismus v játrech Intoxikace Citlivost na senzorické podněty Křeče Generalizované s agonizující bolestí Respirační a metabolická acidóza Rychlý nástup účinku bez varování Neklid, záškuby končetin a tváře, hrozivé vzezření Smrt z vyčerpání, spastická paralýza dýchacích svalů, anoxie N N OO N N O O O O Ústav přírodních léčiv21 Ústav přírodních léčiv22 21 22 12 Diterpenové alkaloidy Biologický prekurzor izopren Následné zabudování dusíku Pseudoalkaloidy Aconitum spp., Consolida spp., Delphinium spp Helleboraceae Esterové alkaloidy toxičtější Neesterové tzv. atisinové méně toxické Akonitin Diterpenová látka esterového typu Aconitum spp. Helleboraceae Toxická dávka 3-6 mg p.o. (2-15 g hlíz) Kardiotoxicita, neurotoxicita Rychlá absorpce Dobrý prostup membránou Absorbce i kůží Trvalé otevření sodíkového kanálu axonů Inhibice repolarizace Symptomy intoxikace Anestézie jazyka Nevolnost, zvracení Průjmy, kolika Parestézie Mravenčení, chlad a zimnice bolesti Mydriáza střídá miózu Arytmie, paralýza Smrt Ventrikulární fibrilace, zástava dechu N O O OH O O O OH OH O O O H H H Ústav přírodních léčiv23 α-Solanin, α-chakonin Glykosylovaná forma toxičtější než aglykon solanidin Solanum spp. Solanaceae Výskyt alkaloidu v celé rostlině V hlízách proměnlivý obsah Zvýšení různými faktory Genetika, zrání, hnojení Mechanické poškození, stresory Tepelná odolnost, pouze vyplavení vroucí vodou Vysoký obsah glykoalkaloidů Palčivá a hořká chuť Nižší absorpce z GIT – výhoda, záchrana Intoxikace už při více než 1 mg/kg Mechanismus intoxikace Inhibitory acetylcholinesterázy Poškození mukózní vrstvy GIT Nekróza, gastroenteritida Symptomy Nauzea, zvracení, průjem Bolest břicha, hlavy, závratě Halucinace, neurologické poruchy, koma N OO O O O O O O O O O O O O O H H H H H H Ústav přírodních léčiv24 23 24 13 Toxické aminokyseliny ̶ Aminokyseliny ̶ Produkce více než 300 neproteinových AMK ̶ Volné nebo γ-glutamylpeptidy ̶ Metabolická interakce v cizím organismu ̶ Podobnost s proteinovými AMK toxicita ̶ Přímý antagonisté Snížení příjmu AMK přes membrány Blokování zabudovávání AMK do proteinů Hlavně u vyvíjejícího se organismu U plodu teratogenní ̶ Nepřímý antagonisté Inhibice oxidace mastných kyselin Organismus přechází na sacharidy Smrtící hypoglykémie Strumigeny Metabolismus selenu selenosis ̶ Proteinové AMK ̶ V nadfyziologické koncentraci Neurotoxiny (glutamát, aspartát) GABA Semena Fabaceae, Pisum, Vicia, Phaseolus Inhibiční neurotransmiter L-α-amino-γ-oxalylaminomáselná kyselina Lathyrus, Acacia Fabaceae Osteolathyrismus Inhibitor aminooxidázy lysylu na lysylaldehyd Porucha síťování kolagenu Ztráta koheze mezi chrupavkou a epifýzou Neurolathyrismus Neurotoxický syndrom Středozemí, Indie, Malá Asie Snížený tonus svalů, následná paralýza L-α-amino-β-oxalylaminopropionová kyselina Lathyrus, Crotolaria Fabaceae Podobné předchozímu, může způsobit chronické poruchy a smrt Neurolathyrismus Inhibice jaterní aminotransferázy Zvýšení hladiny tyrosinu Zvýšení syntézy DOPA, dopaminu a toxických metabolitů 25 26 14 Hypoglycin B a A Nezralá semena a míšek Blighia sapida Sapindaceae Semena javoru Acer spp. Mechanismus toxicity Inhibice Coriho cyklu Inhibice glukoso/glukoso-6-fosfátového cyklu Inihibice oxidace mastných kyselin Inhibice glukoneogeneze Symptomy Hluboká hypoglykémie Zvracení Tvorba izovalerové kyseliny inhibicí metabolismu leucinu Totální odbourání jaterního glykogenu Akumulace tuku v játrech Smrt selháním organismu Časté otravy Toxické proteiny ̶ Lektiny (fytohemaglutininy) Proteiny nebo glykoproteiny obsahující 4-10% cukerné složky Molekula ze 4 podjednotek Spojení nekovalentní vazbou Schopnost vázat se na cukerné zbytky na povrchu buněk D-galaktosa, N-acetyl-D-galaktosamin Více vazebných míst Schopnost prolinkovat sousední buňky - aglutinace Inhibice proteinové syntézy eukaryot Některé lektiny inhibice mitózy Stimulace dozrávání lymfocytů Zabíjení rakovinných buněk Toxicita Vazba na buňky sliznice GIT Inhibice absorbce živin buňkami – antinutriční faktory Zvracení, hemoragický průjem, ztráta vody a elektrolytů Výskyt v rostlinách Semena Fabaceae, Brassicaceae, Ericaceae Obsah v rostlinách různý Ovlivnění tepelnou úpravou Ústav přírodních léčiv28 27 28 15 Abrin Abrus precatorius, A. pulchelus Fabaceae Směs podobných látek abrinu-a a abrinu-b Každý řetězec A a B Propojení disulfidovými můstky A inhibice proteosyntézy Buněčná smrt B vazba na membránu GIT buňky, umožňuje vstup A do cytoplasmy LD pro myš p.o. 25 μg, velmi toxická látka Intoxikace: Krvavé průjmy Elektrolytová dysbalance Arytmie, mozkový edém Křeče, kardiovaskulární kolaps Smrt Ricin D Ricinus communis Euphorbiaceae Součást ricinu 4 lektiny RCLI a RCLII netoxické Ricin D a RCLIV toxické Dimer Řetězec A a B spojený disulfidem - B umožňuje vazbu - A cytotoxin Velká toxicita - 1 mg v 1g semen letální dávka Interference s proteinovou syntézou inaktivací ribozomální podjednotky 28S Velmi citlivé jsou gliové buňky Orální intoxikace – ricinismus - Nevolnost, bolest hlavy - Krvavé průjmy, dehydratace - Změny na EKG - Jaterní nekróza - Koma, smrt Ústav přírodních léčiv30 29 30 16 Kyanogenní glykosidy ̶ 2-hydroxynitrily + β-D-glukosa ̶ Hydrolýzou vzniká: HCN Cukr Zbytek (aceton, benzaldehyd) ̶ Široce rozšířené Rosaceae Fabaceae Euphorbiaceae Passifloraceae ̶ Toxická koncentrace HCN 0,5-3,5 mg/kg Masivní konzumace Hydrolýza v GIT ̶ Rychlá detoxikace v organismu Vznik thiokyanátu ̶ Toxicita Cytotoxická anoxie Vazba na cytochrom c Znemožnění využití O2 ̶ Otrava ve 3 fázích: 1. Dispnoe a podráždění 2. Křeče 3. Terminální adynamie ̶ Mírná otrava Bolest hlavy Úzkost a dechová tíseň Zvracení, palpitace Tachykardie, dyspnoe ̶ Vyšší dávky Periferní znecitlivění Pomatení mysli Cyanóza, strnulost, tonicko-klonické křeče Zástava dechu, smrt ̶ Alimentární otravy Maniok Čirok Hořké mandle Některé asijské a americké druhy fazolíÚstav přírodních léčiv31 Maniok Manihot esculenta Euphorbiaceae Linamarin, lotaustralin Inhibice Na+/K+ ATPázy Ztráta draslíku, iontová disbalance Poškození ledvin a jater Akutní otrava Bolest, břicha, průjem Kóma, kardiopulmonární selhání Chronická otrava Tropická neuropatická ataxie Poškození kůže, sliznic Poškození zrakového a sluchového nervu Deplece sirných AMK N O beta-D-Glukoza Ústav přírodních léčiv32 31 32 17 Sinice (Cyanophyta, Cyanobacteria) Kolonie fotosyntetizujících buněk Vlákna nebo chomáčky Prokaryotní organismy Žádné jádro, chloroplasty ani mitochondrie DNA v nukleoplasmatické oblasti Fotosyntéza podobná rostlinám Rozdělení: Bentické – přisedlé k povrchům a dnu Planktonové – volně plovoucí kolonie Vodní květ Koncentrace nad 10000 buněk/ml Viditelné zbarvení Letní měsíce U nás Microcystis aeruginosa, Aphanisomenon phlos-aquae, Anabaena spp. Severní Evropa Oscillatoria rubescens Některé druhy Plynové vakuoly Nadnášení Tvorba pěny 106 buněk/ml Vysoká toxicita Monitorování hladiny ve vodě Na různé úrovni Ústav přírodních léčiv33 Řasy (Algae) Eukaryotické organismy mnoho oddělení: Submikroskopické odlišnosti v morfologii Složení fotosyntetických barviv Složení zásobních látek Typové prolínání Vývojová větev Autotrofní organismy Vázané na vodu Bentické nebo planktonové Nejčastější toxicita Rhodophyta ruduchy Dinophyta obrněnky Cryptophyta skrytěnky Chromophyta hnědé řasy Neurotoxiny a paralytické jedy (Paralytic shellfish poisons) Zástupci látek: anatoxin a, anatoxin a(s), anatoxin b, homoanatoxin saxitoxin, neosaxitoxin aphantoxiny 1-5 gonyautoxiny Chemická struktura: Purinové deriváty Saxitoxiny, aphantoxiny, gonyautoxiny Tricyklický perhydropurin Různá substituce Derivát cyklického N-hydroxyguaninu Anatoxin a(s) Jednoduché bicykly Anatoxin a, homoanatoxin a BRIEF REVIEW OF NATURAL NONPROTEIN NEUROTOXINS Jiri Patocka and Ladislav StredabÚstav přírodních léčiv34 33 34 18 Zdroje: Gonyaulax Dinophyta Mořské řasy Anabaena, Aphanizomenon Sinice Princip účinku: Aphantoxiny, saxitotin, neosaxitoxin - blokují přenos nervových vzruchů blokací Na kanálů. Nemají žádný vliv na propustnost K iontů. Anatoxin A a homoanatoxin způsobují záměnu funkce v pregangliových nervových zakončeních, acetylcholinových receptorech, zvyšuje tok Ca iontů do cholinergních nervových zakončení. Anatoxin a(s) působí jako blokátor cholinesterázy, působí depolarizaci postsynaptických zakončení, ovlivňuje nikotinové, muskarinové i acetylcholinové receptory. Saxitoxin je blokátor Na kanálů (první toxin -zásadní vliv na poznání funkce Na a K kanálů a neurobiologie), tetrodotoxin ruší akční potenciál nervových a svalových vláken. Ústav přírodních léčiv35 Příznaky otravy anatoxiny Anatoxin-a, homoanatoxin-a, anatoxin-a(s) Anabaena flos-aquae potsynaptické depolarizující neuromuskulární blokátory inhibitor acetylcholinesterasy Silná vazba nikotinový receptor Hypersalivace Diarrhea Paralýza Smrt zástavou dýchání Potenciální bojové jedy Vstřebávání Inhalací Neporušenou kůží Perorálně Ústav přírodních léčiv36 35 36 19 Zapojení do potravního řetězce Akumulace v korýších a rybách Klimaticky závislé i nezávislé Intoxikace PSP Relaxace hladké svaloviny cév Deprese akčního potenciálu srdce Blokování sodíkového kanálu Guanidinový kruh podmínkou účinku Blokování z vnější strany kanálu Otevřený i zavřený kanál http://www.pac.dfo-mpo.gc.ca/ops/fm/shellfish/Biotoxins/closures/default_e.htm Cysty obsahují až 1000 krát více toxinů Ústav přírodních léčiv38 37 38 20 Ústav přírodních léčiv39 Tetrodoxin TTX Potentní a rychle účinkující Tetraodontiformes tetraodon pufferfish ovaria, játra, střeva největší obsah kůže jen stopy Japonsko 646 případů mezi 1974 a 1983 (179 smrtelných), současnost 30-100 ročně Některé žáby, chobotnice, plži Neobvyklá tricyklická struktura guanidinium toxiny aminoperhydrochinazolin Specifická blokáda Na kanálů nervových buněk tetrodotoxin-Na vazebné místo extrémně úzké TTX se chová jako hydratovaný Na+ Vstup do ústí kanálu, vazba na glutamát v peptidu Konformační změny Elektrostatická vazba na otevřený kanál Ústav přírodních léčiv40 39 40 21 http://www.life.umd.edu/grad/mlfsc/zctsim/ionchannel.html Ústav přírodních léčiv41 Extrémní toxicita TTX Minimum p.o. je 30 μg/kg Rozklad v kyselém prostředí žaludku Teplotně stabilní, rozklad v kyselině a zásadách Příznaky otravy V minutách až hodinách Chvění a znecitlivění jazyka, rtů a konečků prstů Bolest hlavy, nauzea, zvracení průjem Druhý stupeň Pokračující parestézie Paralýza Neschopnost pohybu Křeče, arytmie, duševní vyšinutost Smrt zástavou dechu do 8 hodin Někdy plně při vědomí těsně před smrtí Ústav přírodních léčiv42 41 42 22 Domoová kyselina Nitzchia pungens Amnestic shellfish poisoning (ASP) Otrava doprovázená neurologickými poruchami halucinace časoprostorová dezorientace zhoršení krátkodobé paměti Příznaky intoxikace Zvracení, žaludeční křeče, průjem, bolesti hlavy ASP Kumulace jedu v hepatopankreatu, žábrách, tzv sifonu mlžů Mlži odolní, maso se stává toxickým Nový Zéland, pobřeží Kanady, Mexiko Red tide (červený příliv) Trikarboxylová kyselina Derivát prolinu Strukturní podobnost s excitačními AMK (kainát, glutamát) Mechanismus účinku: Excitační AMK 100krát účinnější než glutamát Rigidita kruhu Vazba na NMDA receptor Ovlivnění Ca kanálů, vstup vápníku do buňky Stimulace procesů → zničení neuronu Zprostředkování ztráty paměti http://www.regione.emilia-romagna.it/laguna/immagine_dettaglio.asp?id_img=1002 Ústav přírodních léčiv43 Dávky 0,9-1,9 mg/kg GIT potíže 1,9-4,2 mg/kg neurotoxické až smrtící Klinické příznaky dominují neurotoxické symptomy bolest hlavy, závratě, zmatenost, poruchy časové a prostorové orientace, poruchy motorické koordinace, halucinace a ztrátu krátkodobé paměti. gastrointestinální potíže nadměrná sekrece hlenu do dýchacích cest tachykardie, periferní vazodilatace a hypotenze srdeční dysrytmie a kóma. otravu může ukončit náhlá smrt v průběhu 12 až 14 hodin v důsledku paralýzy dýchání. Terapie Antagonisté NMDA Profylaktické podání melatoninu Ústav přírodních léčiv44 43 44 23 Toxin Bacillus anthracis ̶ Bacillus anthracis ̶ Gram pozitivní tyčinky ̶ In vivo v krátkých řetízcích ̶ Enkapsulace pouzdrem ̶ Tvorba resistentních spór autoklávování Ústav přírodních léčiv45 Bacillus anthracis ̶ Do 30. let celosvětově ̶ Dnes Afrika, střední Asie, jižní Amerika ̶ Pastevectví × industriální forma anthraxu ̶ Pokles výskytu, hrozba útoku ̶ Očkování, sterilizace surovin, hygiena ̶ Ames, Vollum, Sterne ̶ Plná virulence ̶ Pouzdro + toxin ̶ Onemocnění – anthrax – sněť slezinná ̶ Po infekci lokální nekrózy ̶ Průnik přes lymfatický systém do krevního systému ̶ Lokalizace přímo v kapilárách ̶ Toxin zvyšuje permeabilitu kapilár "zahuštění" krve únik tekutin do tkání ̶ Septikémie Náhlá smrt vlivem kardiopulmonálního selhání ̶ Infikovaný jedinec dále rozšiřuje původce všemi exkrety i nesraženou tmavou krví vytékající z přirozených tělních otvorů. ̶ Kožní Hemoragická nekróza s puchýřky a edémem, tzv. pustula maligna - uhlák ̶ Plicní Pneumonie a těžké postižení mediastina Zanesení bacilů do lymfatické tkáně prostřednictvím makrofágů 92% → 45% mortalita ̶ Gastrointestinální Ústav přírodních léčiv46 45 46 24 Toxin Bacillus anthracis ̶ Tři složky ̶ Protektivní antigen (PA nebo také faktor II) vazba na specifický receptor na eukaryotické buňce tvorba sekundárních receptorů pro další dva proteiny ̶ Edemogenní faktor (EF, faktor I) adenylátcykláza závislá na kalmodulinu spolu s protektivním antigenem snižují aktivitu neutrofilů ̶ Letální faktor (LF, faktor III ) ̶ Napadení zejména makrofágů ̶ Po internalizaci přesup do cytosolu ̶ Porušení buněčných signálních cest ̶ Porušení migrace buněk ̶ Lýza buněk ̶ Poškození imunitních funkcí Ústav přírodních léčiv47 Účinek anthraxového toxinu Anthraxový receptor Štěpení endoproteázou z rodiny furinů Uvolnění v kyselém prostředí LF- endoproteázová aktivita na mitogen-activated protein kinase kinases Indukce apoptózy Blokování kalmodulinu pro další pochody Ústav přírodních léčiv48 47 48 25 Gruinard Island Ústav přírodních léčiv49 Toxiny kmenů Staphylococcus aureus Enterotoxin B 10 antigenních odlišností A-E G-K U nás hlavně A a D Protein 28,5 kDa, žádné cukry a lipidy Termostabilní Pyrogenní toxin Alimentární otravy Majonéza, vejce, zmrzlina, saláty, cukrovinky atd. Stafylokoková enterotoxikóza Ústav přírodních léčiv50 49 50 26 ̶ Zdroj nákazy ̶ Člověk nosič (až 40 % populace v nosohltanu) ̶ Jedinec s hnisavým onemocněním ̶ Brány vstupu ̶ Perorálně nebo inhalačně ̶ Rozdílné projevy intoxikace Inhalace 3-12 hod. Prudká horečka 39-40°C Třesavka Bolest hlavy a svalů Dušnost, neproduktivní kašel, sternální bolest Perorální vstup Reakce s parasympatickými ganglii žaludku Nauzea, zvracení, bolesti břicha, průjem Inkubační doba 1-6 hod ̶ Komplikace ̶ Hypotenze, septický šok, smrt Ústav přírodních léčiv51 Toxicita ED50 27 μg/kg pro opice I řádově nižší dávka zneschopní Potenciální biologická zbraň Kontaminace vody nebo potravin Teplo zabíjí stafylokoky, ale toxin zůstává Mechanismus účinku Interakce s imunitním systémem Vazba na MHC, stimulace proliferace T- lymfocytů Bakteriální superantigen Sekrece cytokinů Interferon, interleukin 1 a 2 Terapie onemocnění Podpůrná Snížení teploty Perorální rehydratace Doplnění elektrolytů Prevence Hygienické návyky Omezení rizikových jídel Ústav přírodních léčiv52 51 52 27 Botulotoxin ̶ Skupina sedmi antigenně odlišných neurotoxinů A-G ̶ Proteiny s molekulovou hmotností 150 kDa ̶ Těžký (H) a lehký (L) řetězec, disulfidický můstek ̶ L řetězec toxický, H řetězec vazba na receptory v presynaptické membráně ̶ Produkt Clostridium botulinum ̶ Grampozitivní striktně anaerobní tyčka ̶ Pohyblivá ̶ Běžný výskyt v GIT a v hnojené půdě ̶ Spóry snesou několik hodin varu ̶ Termolabilní toxin ̶ Stačí 10 minut ̶ „Klobásový jed“ (lat. botulus = klobása) ̶ Nedostatečně sterilované masové a zeleninové konzervy ̶ Otrava zvaná botulismus ̶ U člověka subtypy A, B, E ̶ Rozdělení Alimentární Kojenecký Ranný Wound botulismus Inhalační botulismus Iatrogenní botulismus Ústav přírodních léčiv53 Botulotoxin Mechanismus působení Po absorbci transport krví Periferní nervová zakončení Vazba, inhibice uvolňování acetylcholinu z vezikulí Vážné porušení periferního cholinergního přenosu Inkubační doba 18-36 hodin, někdy jinak v závislosti na infekční dávce První příznaky Bulbární svaly Mydriáza, diplopie, porucha akomodace, světloplachost Postupný rozvoj Závratě (způsobené hypotenzí) Sucho v ústech, svalová slabost až paralýza Nauzea, zvracení, bolesti břicha Vědomí zůstává zachováno Smrt paralýzou dýchacího svalstva Ústav přírodních léčiv54 53 54 28 Botulotoxin ̶ Nejobávanější bojová látka ̶ Toxicita 1 ηg/kg ̶ Inhalace aerosolu Podobné příznaky jako alimentární otrava Paralýza nastupuje později ̶ Atentát na Heydricha ̶ Válka v Perském zálivu ̶ Použití: ̶ Kosmetika ̶ Terapie křečových neuromuskulárních poruch ̶ Terapie otravy: ̶ Zvracení, výplach žaludku ̶ Komplikací je zástava dýchání I několik týdnů uměla ventilace Guanidin nebo 3,4-diaminopyridin pro podporu uvolňování acetylcholinu ze zakončení Botulinový antitoxin Heptavalentni koňský Ústav přírodních léčiv55 Tetanospasmin Produkční organismus Clostridium tetani Dvě složky tetanotoxinu: Neurotoxická složka tetanospasmin Onemocnění tetanus Hemolytická složka tetanolysin V etiologii tetanu nehraje roli Tetanospasmin Polypeptid 150 kDa Dva řetězce Lehký α-řetězec Těžký β-řetězec Disulfidický můstek Průnik do buňky Při kyselém pH fragment těžkého řetězce Vazba na receptor, tvorba pórů Lehký řetězec průnik neurotoxicita Ústav přírodních léčiv56 55 56 29 Tetanospasmin Velmi toxický LD50 pro myš 0,002 μg/kg Termolabilní C. tetani sporuluje V půdě přežívá roky Pro usmrcení 4 hodiny varu C. tetani Saprofyt střeva domácích zvířat Spóry hnojením do půdy Kontaminace rány Onemocnění tetanus Ranná infekce s vážnou prognózou Po vakcinaci celkem vymizel Faktory pro vznik tetanu Nekrotická tkáň, hnisavý proces Přítomnost cizího předmětu Snížený oxidoredukční potenciál Klíčení spór Vegetativní forma Produkce toxinu Ústav přírodních léčiv57 Tetanospasmin Transport toxinu vegetativními nervy k neuronům míchy 250 mm za den Vazba na presynaptické receptory Blokování uvolňování glycinu a GABA Zodpovědný za inhibiční převod k aferentním motorickým nervům Vazba ireversibilní Neomezená svalová kontrakce Působení i na sympatikus Pocení, hypertenze až hypotenze, arytmie Inkubační doba 1-3 týdny Čím kratší tím horší prognóza Závislost na vzdálenosti rány od míchy a na množství toxinu Ústav přírodních léčiv58 57 58 30 Tetanospasmin 4 klinické formy Generalizovaný tetanus Nejčastější I nepatrná ranka Začátek Křeče žvýkacích svalů (trismus) Zvýšená podrážděnost, neklid, pocení, porucha polykání Progrese Risus sardonicus Křeč zádového svalstva do oblouku Zatnuté pěsti Vyvolání křečí světlem a dotykem Při vědomí křeče bolestivé Terminální stadium Zlomeniny obratlů a dlouhých kostí Laryngospasmus, zástava dechu Letalita cca 50% Lokalizovaný tetanus Pouze okolí rány, dobrá prognóza Cefalický tetanus Poranění hlavy Zavlečení infekce do středního ucha Pravděpodobnost přežití minimální Tetanus neonatorum Rozvojové země Špatná hygiena při ošetřování pupeční sňůry Úmrtí ročně 0,5 milionu novorozenců Ústav přírodních léčiv59 Tetanospasmin ̶ Terapie ̶ Chirurgické vyčištění rány Neuzavírá se ̶ Antitoxin Neutralizace toxinu před vstupem do neuronu ̶ Myorelaxancia ̶ Řízená ventilace ̶ Preventivní očkování 3 dávky po měsících 4. dávka ve 20. měsíci Přeočkování v 5. a 14. roku U dospělích po 10 letech Po poranění booster Ústav přírodních léčiv60 59 60 31 Shigatoxiny Produkční organismus Shigella disenteriae Toxický bakteriální protein Podobná toxicita jako botulotoxin 0,002 μg/kg Potenciální biologická zbraň Podobné toxiny produkuje E. coli Verotoxiny Synonyma Verotoxigenní kmeny E. coli Shiga-like toxin E. coli Shigatoxin produkovaný E. coli Verotoxin 1 a verotoxin 2 Tvorba podmíněna bakteriofágem Shigatoxiny Proteiny koagulující teplem Citlivé k oxidoredukčním činidlům Dva řetězce: A jednotka Enzymaticky aktivní, inhibitor proteosyntézy B jednotka Vazba na povrch buňky Cytotoxické účinky Ústav přírodních léčiv61 Shigatoxiny ̶ Původci vážného průjmového onemocnění ̶ Někdy letální ̶ Cytotoxický účinek ̶ Endotel kapilár střeva ̶ Ledvinové glomeruly ̶ Endotel mozkových cév ̶ Vzniklé změny – patologický základ ̶ Hemoragická kolitida Abdominální křeče, vodnatý průjem, krev ve stolici ̶ Hemolyticko-uremický syndrom Komplikace infekce E. coli Průjmy přechází v krvavou stolici Uremie, trombocytopenie, hemolytická anemie, selhání ledvin Letalita 5% Možnost chronického poškození ledvin ̶ Nákaza ̶ Rezervoár domácí zvířata ̶ Bakteriofágy kódující přenos genu toxinů jsou v odpadních vodách ̶ Alimentární otravy Špatně tepelně upravené maso – hamburgery Orofekální přenos možný u dětí ̶ Inkubace 2-7 dní Ústav přírodních léčiv62 61 62