Toksykologia. TOM 1. Podstawy toksykologii ogólnej i toksykologia narządowa - ebook

WYKAZ AUTORÓW tom I–II

Dr hab. n. farm. PIOTR ADAMOWICZ

Pracownia Analiz Toksykologicznych, Zakład Toksykologii Sądowej,

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w Krakowie

Prof. dr hab. n. chem. BOGUSŁAW BUSZEWSKI

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu;

Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr n. med. KRZYSZTOF CISZOWSKI

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. EWA FLOREK

Laboratorium Badań Środowiskowych,

Katedra i Zakład Toksykologii,

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. med. EWA GOMÓŁKA

Pracownia Informacji Toksykologicznej i Analiz Laboratoryjnych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Pracownia Toksykologiczna, Zakład Diagnostyki,

Szpital Uniwersytecki w Krakowie

Dr n. biol. AGNIESZKA GRZELAK

Katedra Biofizyki Molekularnej, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,

Uniwersytet Łódzki

Dr n. med. PIOTR HYDZIK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. KAMIL JUROWSKI

Niezależny toksykolog, safety assessor – specjalista ds. oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych, chemicznych i leków

Dr hab. n. farm. MARIA KAŁA

Wydział Promocji Zdrowia,

Krakowska Wyższa Szkoła Promocji Zdrowia

Dr hab. n. med. LUCYNA KAPKA-SKRZYPCZAK, prof. IMW

Zakład Biologii Molekularnej i Badań Translacyjnych,

Instytut Medycyny Wsi w Lublinie

Mgr JOANNA KASPRZYK

Pracownia Wysokorozdzielczej Spektrometrii Masowej,

Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Mgr ANETA KRAKOWSKA-SIEPRAWSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr hab. n. farm. MIROSŁAW KROŚNIAK

Zakład Bromatologii, Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Pracownia Biopierwiastków, Collegium Medicum,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Mgr ANNA KRÓL

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Prof. dr hab. n. biol. MARCIN KRUSZEWSKI

Centrum Radiobiologii i Dozymetrii Biologicznej,

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie;

Zakład Biologii Molekularnej i Badań Translacyjnych,

Instytut Medycyny Wsi w Lublinie

Prof. dr hab. n. biol. ANNA MAŁGORZATA LANKOFF

Centrum Radiobiologii i Dozymetrii Biologicznej,

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie;

Zakład Radiobiologii i Immunologii,

Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach

Prof. dr hab. n. biol. RYSZARD LASKOWSKI

Instytut Nauk o Środowisku, Wydział Biologii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. WOJCIECH LECHOWICZ

Pracownia Analiz Toksykologicznych, Zakład Toksykologii Sądowej,

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w Krakowie

Dr hab. n. farm. KATARZYNA MADEJ

Zespół Analiz Toksykologicznych i Farmaceutycznych,

Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. farm. MARTA NAPIERAŁA

Laboratorium Badań Środowiskowych,

Katedra i Zakład Toksykologii,

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. WOJCIECH PIEKOSZEWSKI

Zespół Analiz Toksykologicznych i Farmaceutycznych,

Pracownia Wysokorozdzielczej Spektrometrii Masowej,

Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. PAWEŁ POMASTOWSKI

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Lek. IWONA POPIOŁEK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. wet. ANDRZEJ POSYNIAK

Państwowy Instytut Weterynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

Dr n. chem. ADAM PROKOPOWICZ

Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych,

Centralne Laboratorium w Katowicach

Dr n. biol. KATARZYNA RAFIŃSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu;

Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Mgr AGNIESZKA ROGOWSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr n. farm. ANITA RUTKOWSKA

Katedra i Zakład Toksykologii,

Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. MAŁGORZATA SCHLEGEL-ZAWADZKA

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. ANDRZEJ SOBCZAK

Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Wydział Nauk Farmaceutycznych, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Dr n. med. DOROTA SZPAK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. MIROSŁAW SZUTOWSKI

Katedra i Zakład Toksykologii,

Warszawski Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. farm. MARIA WALCZAK, prof. UJ

Katedra i Zakład Toksykologii, Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Jagiellońskie Centrum Rozwoju Leków (JCET),

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr hab. n. farm. BARTOSZ WIELGOMAS

Katedra i Zakład Toksykologii, Wydział Farmaceutyczny,

Gdański Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. chem. DARIUSZ ZUBA, prof. IES

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w KrakowiePrzedmowa

Nauka o Truciznach czyli Toxycologia nie tylko dla Medyków iest potrzebną, ale dla wszystkich stanów społeczności ludzkiey (…).

Prof. Jan Markowski

posiedzenie Towarzystwa Naukowego w Krakowie, 15 czerwca 1824 r.

Prawie 200 lat po pojawieniu się toksykologii jako samodzielnej dyscypliny naukowej na ziemiach Polski oddajemy do rąk Czytelników pierwsze wydanie Toksykologii. Książka ta w zamiarze pomysłodawców ma stanowić nowoczesny podręcznik akademicki, uwzględniający nie tylko aktualną, interdyscyplinarną i praktyczną wiedzę, lecz także współczesne nurty toksykologii, która w ostatnim czasie przeżywa prawdziwy renesans.

Wielu Czytelników może zastanawiać się, dlaczego zapadła decyzja o wydaniu niniejszej publikacji, skoro dostępny był podręcznik Toksykologia współczesna pod redakcją naukową prof. dra hab. n. farm. Witolda Seńczuka? Powodów było wiele, a najważniejsze z nich to brak odpowiednich aktualizacji treści zawartych w wymienionym podręczniku oraz brak zainteresowania ze strony prof. Seńczuka kontynuowaniem pracy nad kolejnymi wydaniami książki. Ponadto w Unii Europejskiej obserwuje się ogromny wzrost zainteresowania tematyką bezpieczeństwa różnorodnych produktów, w związku z czym konieczne jest realizowanie i sukcesywne wprowadzanie w życie rygorystycznych wymogów w zakresie oceny bezpieczeństwa takich produktów, jak leki, żywność, chemikalia czy produkty kosmetyczne.

Dlatego niezbędne stało się stworzenie nowego podręcznika, który ma zastąpić Toksykologię współczesną i w którym zostaną uwzględnione nie tylko postępy toksykologii jako dyscypliny naukowej, lecz także nowe wymogi dotyczące oceny bezpieczeństwa. Wszak dzisiaj w korporacjach i wielu firmach zamiast toksykologów szuka się często specjalistów ds. oceny bezpieczeństwa (safety assessor). Podręcznik ten jest zatem skierowany zarówno do naukowców, jak i osób pracujących w branżach, w których wymóg znajomości wybranych zagadnień z zakresu toksykologii nakładają nowe przepisy prawne.

Jako redaktorzy z entuzjazmem podjęliśmy się przygotowania niniejszego podręcznika, mając świadomość ogromu pracy i odpowiedzialności. Zaczęliśmy od starannego zaprojektowania książki jako nowoczesnego podręcznika akademickiego. Ze względu na interdyscyplinarny charakter toksykologii nauczanie tej dyscypliny jest dość skomplikowane i powinno być dostosowane do kierunku studiów. Aby studiowanie tej fascynującej i ważnej dyscypliny nie ograniczało się jedynie do kierunkowego przekazywania treści (zazwyczaj dany dział toksykologii w postaci krótkiego wykładu monograficznego), powinno być podzielone (niezależnie od kierunku) na kilka etapów, stanowiących filary gruntownego wykształcenia toksykologicznego.

Niniejszy podręcznik na potrzeby dydaktyczne podzielono na kilka części, aby można było z niego łatwiej korzystać na kolejnych etapach kształcenia.

Pierwszy tom książki zawiera części I–III. Pierwszym etapem studiów powinno być zapoznanie się z „korzeniami toksykologii” (digging at the rootst), tj. najważniejszymi wydarzeniami w historii tej dyscypliny. Następny krok to zgłębienie podstaw toksykologii ogólnej, w tym czynników wpływających na toksyczność, elementarza pojęć podstawowych, mechanizmów działania toksycznego, interakcji, toksykokinetyki oraz toksykometrii. Kolejnym etapem studiów powinno być uzyskanie wiedzy z zakresu toksykologii narządowej. Uzasadnieniem tego podejścia są słowa przypisywane Hipokratesowi: „By leczyć ciało ludzkie, konieczna jest wiedza o całości zjawisk”. Tak więc, aby zrozumieć mechanizm działania trucizn na organizm, należy zrozumieć całość zachodzących w nim procesów. W przeciwnym wypadku wiedza toksykologiczna będzie jedynie zbiorem informacji, których studiujący nie będzie umiał powiązać z funkcjonowaniem organizmu (nie dostrzeże związków przyczynowo-skutkowych).

Drugi tom podręcznika zawiera część IV (wybrane tematy z zakresu toksykologii szczegółowej) oraz V (najważniejsze działy toksykologii stosowanej). Przedostatnim etapem studiów powinno być poznanie wybranych zagadnień toksykologii szczegółowej (w zależności od kierunku studiów), tj. zagadnień dotyczących wybranych grup trucizn. Należy jednak brać pod uwagę fakt, że wraz z rozwojem toksykologii mogą się pojawiać nowe grupy substancji. Ostatnim etapem studiowania toksykologii powinno być uzyskanie wiedzy specjalistycznej, związanej z konkretną subdyscypliną toksykologii mającą znaczenie zawodowe/praktyczne (toksykologia stosowana). W przyszłości można spodziewać się nie tylko powstania nowych subdyscyplin toksykologii, lecz także spadku znaczenia niektórych z obecnie funkcjonujących dyscyplin.

Układ podręcznika będzie przydatny zarówno dla studentów, jak i wykładowców, którzy będą widzieli, jakie zagadnienia z zakresu toksykologii należy przypomnieć/wprowadzić na pierwszych wykładach. Dość szeroki zakres zagadnień umożliwia dobranie odpowiednich treści do ram czasowych wykładu i ćwiczeń.

Duży nacisk położyliśmy na elementy uatrakcyjniające przekaz, takie jak przypisy, ryciny/schematy, tabele, kombinacje tabel z rycinami oraz przykłady w ramkach. Jako redaktorzy mamy pewien niedosyt co do liczby podanych przykładów ilustrujących, ale ograniczała nas w tym zakresie objętość publikacji oraz chęć wprowadzania takich treści przez Autorów.

Zdajemy sobie również sprawę z ogromnej odpowiedzialności, jaka ciąży na nas jako redaktorach, jeśli chodzi o dobór zagadnień. Równie istotna jest wiarygodność i aktualność przedstawianych informacji, co leży w kompetencjach Autorów. Dołożyliśmy wszelkich starań, aby książka była jak najbardziej przystępna pod względem dydaktycznym, czego przykładem są liczne ryciny, oraz aby podawane informacje były zgodne z aktualnymi aktami prawnymi i najnowszymi doniesieniami literaturowymi. Jednak Czytelnik musi brać pod uwagę fakt, że rozwój toksykologii jest bardzo dynamiczny i ciągle napływają nowe informacje.

Dobór Autorów Toksykologii nie był przypadkowy – liczyły się nie tylko dorobek i doświadczenie udokumentowane publikacjami, lecz przede wszystkim profesjonalizm i zainteresowanie daną subdyscypliną toksykologii. Jest to ważne (szczególnie w przypadku tomu II), ponieważ w niektórych subdyscyplinach większe doświadczenie zdobywa się w praktyce niż w toku pracy naukowej. Skład Autorów nie jest stały i może ulec zmianie w przypadku ewentualnych kolejnych wydań książki, gdyż będzie ona wymagać zmian i aktualizacji. Zachęcamy wszystkich zainteresowanych do współpracy przy kolejnych edycjach podręcznika.

Pisanie i redagowanie tak obszernej tematycznie książki nie było łatwym zadaniem. Prace trwały bardzo długo i wymagały dużego poświęcenia, dlatego wszystkim Autorom serdecznie dziękujemy za ich trud i zaangażowanie.

Mając pełną świadomość niedoskonałości pierwszego wydania Toksykologii, będziemy wdzięczni za wszelkie uwagi i pytania od Czytelników, które można kierować na adres: [email protected]. Zachęcamy również do śledzenia aktualności opisywanych na blogu i stronie internetowej dostępnej pod adresem: kamiljurowski.com/toksykologia.

Kamil Jurowski, Wojciech Piekoszewski

Niepołomice, Zielonki, Kraków, 1 czerwca 2019 rokuKamil Jurowski 1 Geneza i źródła trucizn

1.1. Geneza trucizn

Nie ulega wątpliwości, że trucizny towarzyszyły ludziom od zarania dziejów. Jak jednak wyglądała sytuacja przed pojawieniem się ludzi na Ziemi? Podejście ewolucyjne bardzo ułatwia zrozumienie genezy trucizn. Zgodnie z teorią ewolucji 4,5 mld lat temu pierwsze organizmy żywe pozyskiwały energię beztlenowo – podobnie jak wiele współczesnych bakterii. Przyjmuje się, że w tamtym okresie trucizny powstały jako wtórne metabolity procesów życiowych (grupa związków organicznych, które nie są bezpośrednio niezbędne do wzrostu i rozwoju organizmu) i że wczesne bakterie fotosyntetyczne produkowały duże ilości tlenu (O₂), który był wówczas bezużyteczny. Znacznie później (około 2,7 mld lat temu) pojawiły się jednokomórkowe sinice, produkujące na drodze fotosyntezy tlen, który trafiał do atmosfery. Jednak po upływie około 300 mln lat ilość tlenu w atmosferze była tak duża, że stanowiło to śmiertelne zagrożenie dla organizmów beztlenowych. Ze względu swoje właściwości tlen doprowadził do masowego wymierania organizmów jednokomórkowych – zjawisko to zapisało się w historii Ziemi jako tzw. katastrofa tlenowa (okres paleoproterozoiku, 2,4–2,0 mld lat temu). Nastąpił wówczas wielki kryzys ekologiczny, gdyż tlen spowodował prawdopodobnie jedno z pierwszych masowych wymierań. Jednak w związku z tym powstały nowe warunki dla organizmów żywych korzystających z energii zawartej w materii organicznej, tj. wykorzystujących oddychanie tlenowe. Dlatego można założyć, że to właśnie tlen, który jest niezbędny do życia, stanowił pierwszą truciznę.

A co z innymi truciznami? Z dużym prawdopodobieństwem można przyjąć, że powstały one na skutek sprzężenia zwrotnego w układzie drapieżnik–ofiara. Było to tzw. zjawisko koewolucji, tj. współzależnej ewolucji co najmniej dwóch gatunków, w których zachodzi stopniowe dostosowywanie się do pozostałych. Dobrym jego przykładem są bakterie wydzielające różne trucizny, a dokładnie toksyny, głównie w celu walki o zasoby oraz adaptację środowiska do własnych potrzeb. Innym przykładem mogą być trucizny obecne w różnych częściach roślin, które służą zarówno do obrony przed pasożytami, jak i przed zniszczeniem (zjadaniem). W 2016 roku George Poinar odkrył nowy gatunek rośliny kwiatowej – Strychnos electri, zawierającej strychninę, której fragmenty zachowały się w bursztynie liczącym około 15 mln lat. Nietrudno również o przykłady trucizn zawartych w grzybach, wytwarzanych przez zwierzęta lub obecnych w różnych częściach ich ciała, produkowanych zwłaszcza jako obrona przed drapieżnikami oraz „broń” używana podczas polowania przez drapieżniki. Wszystkie wspomniane przykłady trucizn wytwarzanych przez organizmy żywe stanowią dowód na koewolucję układu drapieżnik–ofiara.

W jakim celu pojawiły się trucizny? Analizując wcześniej wspomniane przykłady, można dojść do wniosku, że obecność trucizn w organizmach żywych była związana z: (1) bierną obroną (działanie odstraszające); (2) zdobywaniem ofiary lub (3) czynną obroną.

Toksykologia w ujęciu ewolucyjnym – zjawisko mimikry

Mimikra (w najogólniejszym znaczeniu) to zjawisko polegające na przystosowaniu ochronnym zwierząt, czyli upodabnianiu się zwierząt bezbronnych do zwierząt zdolnych do obrony lub upodabnianiu się do siebie różnych gatunków zwierząt zdolnych do obrony przez przybranie ich kształtu, barwy, zachowania lub innych cech (tzw. mimikra batesowska). W ewolucyjnym kontekście toksykologii można przywołać kilka dobrze udokumentowanych przykładów:

1. Niejadowity wąż – lancetogłów mleczny (wąż królewski, wąż królewski mleczny, Lampropeltis triangulum) przypomina wyglądem jadowitą koralówkę arlekin (wąż koralowy arlekin, Micrurus fulvius).

2. Niejadowity owad z rzędu motyli – przeziernik osowiec (Sesia apiformis, Aegeria apiformis) oraz owady z rzędu muchówek – bzygowate (bzygi, Syrphidae) przypominają wyglądem jadowitą osę pospolitą (Vespula vulgaris).

3. Niejadowity gatunek płaza bezogonowego – Allobates zaparo przypomina wyglądem jadowitą żabę z Ekwadoru (Ameerega bilinguis).

1.2. Źródła trucizn

W poprzednim podrozdziale omówiono genezę trucizn z uwzględnieniem podejścia ewolucyjnego. Warto również dokonać przeglądu aktualnych źródeł trucizn (rycina 1.1). Trucizny można podzielić na dwie podstawowe grupy:

1. Trucizny naturalne, tj. otrzymane ze źródeł naturalnych.

2. Trucizny syntetyczne, tj. otrzymane w sposób sztuczny.

Podziału trucizn pochodzenia naturalnego na trucizny zwierzęce, roślinne i mineralne dokonał grecki lekarz Dioskurydes Pedanios (I wiek n.e.). Podział ten był w użytku przez około 1500 lat. Obecnie dodatkowo uwzględnia się w nim trucizny pochodzenia bakteryjnego (jady bakteryjne) oraz trucizny grzybów (trucizny grzybowe i mykotoksyny).

Bakterie mogą wytwarzać toksyny bakteryjne, czyli jady bakteryjne. Przykładem takiej toksyny jest jedna z najsilniejszych znanych trucizn – jad kiełbasiany (toksyna botulinowa, botulinotoksyna, botulina, BTX, łac. botulus – kiełbasa), wytwarzany przez bezwzględnie beztlenowe laseczki o nazwie gatunkowej Clostridium botulinum oraz przez nielicznych innych przedstawicieli rodzaju Clostridium.

Kolejnym źródłem trucizn obecnych w naturze są grzyby. Na tym etapie podręcznika można zastosować tradycyjny ich podział na trucizny grzybowe oraz mykotoksyny (mikotoksyny). Trucizny grzybowe występują w grzybach (np. α-amanityna w muchomorze sromotnikowym), a mykotoksyny (gr. mykes {μύκής} – grzyby) są truciznami wytwarzanymi przez niektóre gatunki grzybów niższych (pleśni) z rodzajów: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Rhizoctonia, Claviceps i Stachybotrys.

Rycina 1.1.

Aktualne źródła trucizn.

Źródłem wielu trucizn pochodzenia naturalnego są rośliny. Trujące mogą być konkretne części roślin. Do bardzo niebezpiecznych nasion można zaliczyć np. nasiona rącznika pospolitego (Ricinus communis L.), które zawierają rycynę. Jeśli chodzi o trucizny obecne w liściach, ciekawym przykładem są liście krasnodrzewu (koki) (krzew kokainowy, Erythroxylum coca Lam.), obfitujące w kokainę (stosowane przez południowoamerykańskich Indian jako używka). Przykładem roślin posiadających trujące bulwy jest maniok jadalny (gorzki) (Manihot esculenta Crantz) – w bulwach manioku występują duże ilości glikozydów cyjanogennych, które łatwo przechodzą w silnie trujący cyjanowodór.

Przyjmuje się, że niektóre zwierzęta również mogą wytwarzać swoiste toksyny, czyli zootoksyny (złożone wydzieliny zwierzęce, w których substancja czynna nie jest zazwyczaj zdefiniowana). Zwierzęta takie można podzielić na: jadowite, trujące i niebezpieczne. W pierwszym przypadku mamy do czynienia ze zwierzętami wytwarzającymi jady; w Polsce jedynym jadowitym zwierzęciem jest żmija zygzakowata (Vipera berus).

Zwierzęta trujące (toksyczne) nie wytwarzają jadu wprowadzanego do ciała ofiary za pomocą wyspecjalizowanych aparatów jadowych – trucizny znajdują się w różnych częściach ich ciała. Przykładem takich zwierząt są niektóre ryby rozdymkokształtne, zawierające tetradotoksynę, która prawdopodobnie jest wytwarzana przez bakterie, ale przechowywana przez te ryby w gonadach, wątrobie i ikrze.

Z kolei zwierzęta niebezpieczne produkują substancje niebezpieczne, ale niebędące stricte truciznami. Przykładem takiego zwierzęcia może być skunks zwyczajny, wytwarzający substancję o ostrym i bardzo nieprzyjemnym zapachu, zawierającą głównie tiole i sulfidy.

Ostatnią grupą źródeł trucizn pochodzenia naturalnego są minerały, jednak dość często są one niesłusznie bagatelizowane. O powadze sytuacji może świadczyć np. występowanie już od 40 lat problemów z wodą pitną w Bangladeszu, gdzie stężenie arsenu pochodzenia mineralnego w wodzie przekracza wielokrotnie dopuszczalne poziomy. Szacuje się, że się, że 35–77 mln mieszkańców Bangladeszu jest narażonych na ciągłe używanie wody skażonej tym toksycznym pierwiastkiem.

Głównym źródłem trucizn otrzymanych w sposób sztuczny (trucizn syntetycznych) jest sam człowiek. Często pokutuje mylne przekonanie, że to „chemia truje”, a przecież do wytwarzania trucizn pochodzenia syntetycznego doprowadziła nierozważna działalność ludzi. Nie chemia, lecz człowiek zanieczyszcza środowisko, i to człowiek powinien środowisko ratować.

Piśmiennictwo

1. Levchenko V.F., Kazansky A.B., Sabirov M.A., Semenova E.M.: Early biosphere: Origin and evolution. The Biosphere (red. N. Ishwaran). IntechOpen, 2012.

2. Lomonte B., Rey-Suárez P., Fernández J. i wsp.: Venoms of Micrurus coral snakes: Evolutionary trends in compositional patterns emerging from proteomic analyses. Toxicon. 2016; 122: 7–25.

3. Timbrell J.: Paradoks trucizn – substancje chemiczne przyjazne i wrogie. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.

4. Winslow R.M.: Oxygen: the poison is in the dose. Transfusion. 2013; 53(2): 424–437.3 Zarys historii toksykologii w Polsce Kamil Jurowski

3.1. Wstęp

W niniejszym rozdziale zostały ujęte jedynie wybrane, najważniejsze zdaniem autora wydarzenia w historii toksykologii w Polsce. Pominięcie niektórych informacji może także wynikać z braku dostępu do wiarygodnych źródeł historycznych czy danych. Czytelnicy są zatem proszeni o zgłaszanie wszelkich uwag i uzupełnień na adres e-mailowy [email protected]. Zostaną one uwzględnione w kolejnych wydaniach książki.

3.2. Początki

Początki toksykologii na ziemiach Polski toną w pomroce dziejów, ale wiadomo (jeśli przekazy są wiarygodne), że już we wczesnym średniowieczu na obecnych terenach naszego kraju stosowano strzały z grotami nasączonymi truciznami pochodzenia roślinnego. Wzmianka o tym znajduje się w np. w dziele Strategikon (gr. Στρατηγικόν), napisanym około 600 roku, którego autorem był prawdopodobnie cesarz bizantyjski Maurycjusz VI. W pracy tej, zawierającej bardzo dokładne informacje na temat taktyki, sposobów walki, broni i uzbrojenia ciężkozbrojnej kawalerii, znajduje się ciekawy opis dotyczący Słowian:

Używają też drewnianych łuków i krótkich strzał, namaczanych w specjalnej truciźnie, mocno działającej, jeśli raniony wcześniej nie przyjmie przeciwtrucizny, względnie innych środków znanych doświadczonym lekarzom, względnie nie wytnie natychmiast dookoła zranionego miejsca, aby trucizna nie objęła także reszty ciała.

Przykład bardziej bezpośrednio odnoszący się do Polski można odnaleźć w Żywocie świętego Udalryka, Biskupa autorstwa księdza Piotra Skargi – jest tam informacja o tym, że Mieszko I (922–992) został zraniony właśnie zatrutą strzałą.

Według przekazu Wincentego Kadłubka legendarny władca Polaków – Krak (od którego pochodzi nazwa miasta Krakowa) zginął od trucizny (łac. veneno extinguitur).

Najprawdopodobniej w tamtych czasach do nasączania grotów strzał stosowano trucizny pochodzenia roślinnego, np. ciemiężycę białą (Veratrum album). Ryszard Kurylczyk w swojej książce Słowiański przedświt napisał: „Strzały Słowianie zatruwają jadem z czemerycy”.

Istnieje duże prawdopodobieństwo, że stosowano w tym celu również tojad mocny ze względu na jego występowanie na terenach Polski.

W latach późniejszych nastąpił spadek popularności zatrutych strzał, prawdopodobnie ze względu na rozpowszechnianie tzw. kultury rycerskiej.

W średniowiecznej Polsce odnotowywano przypadki zatruć alkoholem etylowym, związane z produkcją piwa (najwięcej w latach 1070–1291).

Ważnym źródłem historycznym wskazującym na zainteresowanie zagadnieniami toksykologicznymi w Polsce jest praca Obserwacja Ernesta Jeremiasza Neifelda o szkodliwości dymu z węgla kamiennego, opublikowana w pierwszym czasopiśmie medycznym Primitiae Physico-Medicae Ab IIS, Qui In Polonia Et Extra Eam, Medicinam Faciunt, Collectae, wydawanym w latach 1750–1753. W pracy tej zostało opisane zatrucie tlenkiem węgla(II) 22-letniego mężczyzny oraz zastosowanie sztucznego oddychania „za pomocą rogu jelenia”.

Niezwykle ważne w dziejach historii polskiej toksykologii były pierwsze wykłady o truciznach i odtrutkach prowadzone przez profesora Jana Szastera (1741–1793) na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie (a dokładniej w zreformowanej Szkole Głównej Koronnej w Krakowie) w latach 1756–1793. Profesor Szaster był pionierem w zakresie dydaktyki toksykologii w Polsce, jednak nie pozostawił po sobie żadnych prac z tej dyscypliny, dlatego w literaturze światowej jego osiągnięcia są pomijane. Uczony ten założył w Krakowie aptekę „Pod Słońcem”, gdzie również prowadził wykłady i ćwiczenia dla studentów farmacji.

Kolejną ważną postacią dydaktyki toksykologii był profesor Józef Sawiczewski (1762–1825), który wykładał toksykologię dla studentów farmacji w Krakowie w latach 1814–1829.

Niezwykle ważny dla rozwoju toksykologii jako samodzielnej dyscypliny naukowej był referat wygłoszony 15 czerwca 1824 roku podczas posiedzenia Towarzystwa Naukowego w Krakowie przez profesora Józefa Markowskiego, w którym została przedstawiona definicja trucizny oraz toksykologii jako dyscypliny naukowej:

Przez truciznę rozumiemy ciało, które wzięte w małej ilości, gwałtowne i nader niebezpieczne dla życia człowieka, zwierzęcia, a nawet rośliny sprawuie skutki. (…) Nauka o Truciznach, czyli Toxycologia, nie tylko dla Medyków iest potrzebną, ale dla wszystkich stanów społeczności ludzkiey. I tak Filozof zastanawia się nad nią, i mozoli się, by wytłumaczyć dla czego natura dobroczynna pomieszała między istotami powszechnie użytecznemi dla zwierząt, istoty im szkodliwe. Rolnik ma potrzebę iey poznania, żeby siebie i zwierzęta iego pieczy poruczone zachować od zguby. Naturalista usiłuje znaleźć cechy rozróżniające istoty szkodliwe od tych, które są niewinne. Chemik bierze pod rozwagę wszystkie ich własności, kombinacye, skład, proporcyą elementów w nie wchodzących, i stara się nie tylko ie dobrze oznaczyć, ale nadto wyciągnąć iakie użytki dla Medycyny, Ekonomii domowey lub Kunsztów. Sędzia ma często do rozpoznania sprawy, do których trucizny były powodem; a zatem ma potrzebę rozróżnić zbrodnię od omyłki, niewiadomości lub przesądu, a tem samem honor, życie niewinne oskarżonego ocalić, a winnego surowo ukarać. Na koniec potrzebna jest Medykowi, którego celem iest życie od grożącego niebezpieczeństwa ochronić.

Na kartach historii toksykologii światowej zapisał się jednak w tym okresie nie profesor Józef Markowski, lecz Mathieu Orfila, powszechnie uważany za ojca współczesnej toksykologii. Było to spowodowane głównie brakiem publikacji profesora Markowskiego w języku łacińskim i nierozpowszechnieniem referatów z posiedzeń Towarzystwa Naukowego w Krakowie na arenie międzynarodowej.

3.3. Rozwój

Od czasów profesora Józefa Markowskiego aż do odzyskania niepodległości w 1918 roku osiągnięcia w zakresie toksykologii na ziemiach Polski były znikome. Był to przede wszystkim efekt złych warunków ekonomiczno-materialnych, a w szczególności nieodpowiedniego wyposażenia laboratoriów oraz małej liczby zakładów przemysłowych.

W okresie międzywojennym toksykologia była w zasadzie wykładana wyłącznie na uczelniach medycznych – na kierunku lekarskim i na farmacji. Ze względu na to, że w analizie toksykologicznej są wymagane bardziej zaawansowane metody eksperymentalne, badania w aptekach przestały być możliwe. Z tego powodu badania toksykologiczne przeprowadzano jedynie w: Instytucie Ekspertyz Sądowych im. prof. dra Jana Sehna, Państwowym Zakładzie Higieny, Zakładzie Chemii Toksykologicznej i Sądowej Wydziału Farmaceutycznego Uniwersytetu Warszawskiego oraz w zakładach medycyny sądowej działających przy akademiach medycznych.

Wydawać by się mogło, że po zakończeniu II wojny światowej nastąpi w Polsce dynamiczny rozwój toksykologii. Niestety złe warunki lokalowe, brak odpowiednio wykształconej kadry naukowej i duże obciążenie dydaktyczne spowodowały, że badania naukowe miały znaczenie drugorzędne. Istotną rolę w tamtym okresie odgrywały Państwowe Zakłady Medycyny Pracy działające w Łodzi, Lublinie oraz Sosnowcu.

Nie można jednak przemilczeć ogromnego wkładu polskich toksykologów w rozwój dydaktyki toksykologii przed okresem transformacji Polski (tj. do 1989 roku) w postaci następujących podręczników:

- Zarys medycyny sądowej i toksykologii, autor: prof. Sergiusz Schilling, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1950.
- Toksykologia, autor: prof. Sergiusz Schilling, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1954.
- Farmakologia i toksykologia leków, autorzy: prof. dr Józef Dadlez, prof. dr Piotr Kubikowski, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1954.
- Toksykologia przemysłowa, autor: prof. dr Emil Paluch, Państwowe Wydawnictwa Techniczne, 1954.
- Toksykologia w praktyce śledczej, autorzy: prof. Tadeusz Borkowski, prof. Jan Markiewicz, Wydawnictwo Zakładu Kryminalistyki Komendy Głównej Milicji Obywatelskiej, 1962.
- Toksykologia współczesna, autorzy: prof. dr Władysław Rusiecki, prof. dr Piotr Kubikowski, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1969.
- Toksykologia weterynaryjna, autor: prof. Michał Bohosiewicz, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1970.
- Chemia toksykologiczna – podręcznik dla studentów farmacji, autor: prof. Tadeusz Dutkiewicz, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1974.
- Zarys toksykologii wojskowej, autor: prof. Władysław Kubica, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1976.
- Zarys sądowo-lekarskiej toksykologii alkoholu metylowego, autorzy: prof. Andrzej Jakliński, prof. Władysław Nasiłowski i prof. Jan Markiewicz, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1978.
- Biochemiczne podstawy toksykologii – biblioteka lekarza przemysłowego, autorzy: prof. Janusz Hanke, prof. Jerzy Piotrowski, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1984.
- Toksykologia kliniczna, red. naukowy: prof. Tadeusz Bogdanik, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1984.

3.4. Współczesność

Po 1989 roku toksykologia w Polsce rozwija się bardzo dynamicznie. W ciągu ostatnich 30 lat można zauważyć zwiększenie zainteresowania tą dyscypliną na wielu uczelniach w Polsce – nie sposób w tym miejscu wymienić ich wszystkich. Należy zauważyć, że o ile wcześniej toksykologia królowała na wydziałach lekarskich i farmaceutycznych, o tyle obecnie coraz częściej badania toksykologiczne pojawiają się na wydziałach chemicznych, biologicznych i środowiskowych. Można postawić pytanie: czy na pewno jest to słuszne?

Jeśli chodzi o podręczniki akademickie, po 1989 roku w większości uczelni medycznych w zasadzie były wydawane skrypty studenckie. Najwyższa ocena należy się dwóm następującym skryptom:

- Toksykologia – skrypt dla studentów farmacji, red. naukowy: prof. Jerzy Brandys, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 1992.
- Analiza toksykologiczna: skrypt do ćwiczeń dla studentów IV roku Wydziału Farmaceutycznego, red. naukowy: prof. Jacek Brzeziński, Warszawska Akademia Medyczna, 1994.

W ostatnich 30 latach zostało wydanych niewiele podręczników akademickich napisanych przez polskich autorów. Do najważniejszych należą:

- Leksykon ostrych zatruć, autorzy: dr Janusz Szajewski, lek. Ryszard Feldman, lek. Maria Glińska-Serwin, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2000.
- Zarys toksykologii klinicznej, red. naukowy: prof. Janusz Pach, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2009.
- Podstawy toksykologii – kompendium dla studentów szkół wyższych, red. naukowy: prof. Jerzy Piotrowski, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2006.
- Toksykologia współczesna, red. naukowy: prof. Witold Seńczuk, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2000.

Piśmiennictwo

1. Bogdanik T.: Toksykologia kliniczna. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1984.

2. Bohosiewicz M.: Toksykologia weterynaryjna. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1970.

3. Brandys J. (red.): Toksykologia – skrypt dla studentów farmacji. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 1992.

4. Brzeziński J.: Analiza toksykologiczna: skrypt do ćwiczeń dla studentów IV roku Wydziału Farmaceutycznego. Warszawska Akademia Medyczna, Warszawa 1994.

5. Buckler G.: Authorship of the Strategikon of Cecaumenus. Byzantinische Zeitschrift. 1936; 36(1): 7–26.

6. Dadlez J., Kubikowski P.: Farmakologia i toksykologia leków. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1954.

7. Dutkiewicz T.: Chemia toksykologiczna – podręcznik dla studentów farmacji. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1974.

8. Hanke J., Piotrowski J.: Biochemiczne podstawy toksykologii – biblioteka lekarza przemysłowego. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1984.

9. http://www.toksy-alergo.cm-uj.krakow.pl/indexfw.php/toksykologia/historia/.

10. Jakliński A., Nasiłowski W., Markiewicz J.: Zarys sądowo-lekarskiej toksykologii alkoholu metylowego. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1978.

11. Kubica W.: Zarys toksykologii wojskowej. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1976.

12. Markiewicz J.: Toksykologia w praktyce śledczej. Wydawnictwo Zakładu Kryminalistyki Komendy Głównej Milicji Obywatelskiej, Warszawa 1962.

13. Pach J. (red.): Zarys toksykologii klinicznej. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2009.

14. Paluch E.: Toksykologia przemysłowa. Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1954.

15. Piotrowski J.: Podstawy toksykologii – kompendium dla studentów szkół wyższych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.

16. Rusiecki W., Kubikowski P.: Toksykologia współczesna. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1969.

17. Schilling S.: Toksykologia. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1954.

18. Schilling S.: Zarys medycyny sądowej i toksykologii. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1950.

19. Seńczuk W. (red.): Toksykologia współczesna. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2000.

20. Szajewski J., Feldman R., Glińska-Serwin M.: Leksykon ostrych zatruć. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2000.

21. Tyszkiewicz J.: Jady bojowe Słowian Zachodnich we wczesnym średniowieczu. Kwartalnik Historii Kultury Materialnej. 1961; 9(1): 3–22.

22. Wiernikowski A., Groszek B.: Toksykologia kliniczna w Krakowie – XXXV lat działalności Kliniki Toksykologii. Przegląd Lekarski. 2001; 58(4): 171–174.Przypisy

Część I

Na przykład jad kiełbasiany – toksyna wytwarzana przez bezwzględnie beztlenowe bakterie, laseczki o nazwie gatunkowej Clostridium botulinum.

Na przykład rycyna – trucizna białkowa obecna w nasionach rącznika pospolitego (Ricinus communis L.).

Na przykład α-amanityna – cykliczny oligopeptyd z grupy amanitotoksyn, występujący m.in. w muchomorze sromotnikowym i muchomorze jadowitym

Na przykład jad żmii zygzakowatej (Vipera berus).

Na przykład tetrodotoksyna – trucizna, którą zawierają niektóre ryby rozdymkokształtne, prawdopodobnie wytwarzana przez bakterie, ale przechowywana przez rybę, aby odstraszyć drapieżniki.

Podział trucizn związanych z grzybami zostanie przedstawiony w rozdziale 30 „Trucizny grzybowe mające znaczenie w Polsce”. Najbardziej aktualny podział został zaproponowany w artykule: White J., Weinstein S.A., De Haro L. i wsp.: Mushroom poisoning: A proposed new clinical classification. Toxicon. 2019; 157: 53–65.

W historii jest stosowanych wiele sposobów klasyfikacji okresów ludzkości, dlatego w zależności od źródła zakres ten może być różny (np. data zakończenia okresu nowożytności jest dyskusyjna).

A zwłaszcza do: Muńoz Páez A.: Historia trucizny – od cykuty do polonu. Bellona, Warszawa 2015; Macinnis P.: Fasolka z Kalabaru – o truciznach i trucicielach prawie wszystko. Wydawnictwo Książkowe Twój Styl, Warszawa 2005.

Trucizna białkowa obecna w nasionach rącznika pospolitego (Ricinus communis L.).

Glikozyd nasercowy otrzymywany z nasion Strophanthus gratus (strofantyna G) lub Strophanthus kombe (strofantyna K), który działa bardzo szybko i silnie, ale krótko; ma również zastosowanie farmakologiczne w ostrej i przewlekłej niewydolności serca.

Śmierć Sokratesa została przedstawiona na obrazie francuskiego malarza Jacques-Louis Davida z 1787 roku.

Szczególnie spektakularne było wlewanie do gardła roztopionego złota.

Tojad mocny zawiera akonitynę, dlatego jest uważany za jedną z najniebezpieczniejszych roślin łąk i lasów w Polsce.

O ile sama możliwość pozyskania przez Kleopatrę dużych ilości rtęci jest dość realna, o tyle zdobycie takiej ilości rtęci, aby można nią było wypełnić taki basen, jest wątpliwe.

Ponieważ duża część trucizn nie działa natychmiast, nie wiadomo, do jakiego stopnia „koneserzy dań” byli skuteczni.

Region administracyjny w dawnej Francji.

Przetrwalnik pasożytniczego grzyba buławinki czerwonej (Claviceps purpurea) z rodziny Clavicipitaceae; sporysz zawiera wiele alkaloidów, m.in. ergotaminę. Obecnie efekt zatrucia alkaloidami sporyszu określa się mianem ergotyzmu (łac. ignis sacer – święty ogień).

Przyjął imię Aleksandra VI.

Inaczej muchomor zielonawy ; zawiera silnie toksyczne fallotoksyny (falloidyna, falloina, fallizyna, fallicydyna) oraz amatoksyny (amanityna, amanina, amanullina).

Inny znany cytat z jego dzieł brzmi: „Wszystkie łąki i pastwiska, wszystkie góry i pagórki są aptekami”.

Jest to zaburzenie barwnikowe skóry, które polega na niedoborze melaniny w naskórku.

Powstaje przez wysuszenie soku mlecznego z niedojrzałych makówek maku lekarskiego (Papaver somniferum).

Hemotoksyny to zazwyczaj proteiny, które w sposób selektywny powodują enzymatyczną degradację erytrocytów.

Prawdopodobnie Christison badał wpływ bobu kalabarskiego na własne ciało, a podczas eksperymentu stracił przytomność, co opisał później w swoim dzienniku.

To znaczy „w chwili tworzenia”.

Podzielił on substancje psychoaktywne na: (1) Inebriantia – substancje odurzające, (2) Exitantia – substancje stymulujące, (3) Euphorica – substancje uspokajające, (4) Hypnotica – substancje nasenne oraz (5) Phantastica – substancje halucynogenne.

Gatunek sukulenta pędowego z rodziny kaktusowatych. Nazwa „pejotl” pochodzi z języka nahuatl, w którym słowo to oznacza migotać/połyskiwać. Pejotl jest źródłem meskaliny.

Od 2017 roku jego stronami jest 140 państw.

Defoliant (ang. defoliant, z łac. de – od i folium – liść, karta) – substancja chemiczna, która powoduje zrzucanie liści przez rośliny.

2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksyna.

Inaczej racemat – mieszanina izomerów optycznych (stereoizomerów) danej substancji w stosunku molowym 1:1.

Nowiczok (новичок) – ros. nowicjusz, nowo przybyły.