Biogene Gifte

Biogene Gifte

• Einleitung

• Die Variabilität der Gefährlichkeit

bei giftigen Pflanzen

• Heimische Giftpilze

• Mykotoxine

• Giftige Tiere in Nordeuropa

Biogene Gifte

Die Produktion von für andere Organismen giftigen

Substanzen wird von den unterschiedlichsten Organismen

als Überlebensvorteil genutzt.

Primär giftig

Keine primär wichtigen Stoffwechselprodukte

• Aktiv giftige Tiere

• Passiv giftige Tiere

• Pflanzen

Beutefang, Überleben des Individuums

Überleben der Art, Infektabwehr

Überleben der Art, Infektabwehr

Sekundär giftig

Primär ungiftig und daher Nahrungsmittel

Auftreten von Giftstoffen unvorhersehbar

Tiere Muscheln, Austern Polyketide (Cyanobakterien)

Elfenbeinmuscheln Surugatoxin (maritime MO)

Pflanzen Brotgetreide Mutterkornalkaloide

Futtermittel für Tiere Aflatoxine (Aspergillus-Arten)

Lebensmittel

Typische Konstellationen bei Unfällen mit giftigen Organismen:

• Erkundungstrieb bei Kindern

• Entfremdung gegenüber biogenen Gefahren in der eigenen Umgebung

• Unsachgemäß zubereitete oder gelagerte Lebensmittel

• Verwendung sekundär giftiger Organismen als Lebensmittel

• Berufliche Exposition gegenüber giftigen Organismen

• nicht-akzidentelle Vergiftungen bei „Drogenexperimenten“

Giftpflanzen

Eibe

Pfirsich Verteilung

innerhalb der

Pflanze

Rassen

Standorte

Entwicklung

Melone

Gurke

Mandel

Pilze

sekundär

giftig

Raritäten

Getreide

Apfelsaft

Ziegenmilch

Kuhmilch

Honig Tomate

Bittersüßer Nachtschatten

Akeepflaume

Variabilität der Gefährlichkeit

"nicht alles ist giftig"

Blockade der Cytochrom Oxidase

"Erstickung auf Innerer Ebene"

Äpfel Pfirsich

30 - 90 mg 0 - 380 mg

Amygdalin 100 g Kern 100 g Kern

langsame Freisetzung von Blausäure

Reizung Magen-Darm

Schwindelgefühl, Ohrensausen,

Sehstörung, Atemnot, Krämpfe,

Tachykardie, Koma

HO

CH2OH

OH

HO

O O

OH

CH2

OH

O

OH

O

CN

C

C6H

5

H

"nicht alles ist giftig"

Eibe (Todesbaum)

Taxus baccata

Taxus brevifolia

Taxanderivate (Diterpene)

Scheinfrucht Auszug aus

genießbar 50 - 100 Nadeln

("Honigbecher") u. U. tödlich

Erbrechen, Leibschmerzen

Durchfall, Kolik

Schwindel, Bewußtlosigkeit

Bradyarrhythmien

Tachyarrhythmien

"nicht alles ist giftig"

Fugufisch Fleisch gilt als Delikatesse

Fuguköche mit Lizenz

Ovarien

Testes

Leber

Eingeweide

Tetrodotoxin

Auf Rotalgenart epiphytisch lebendes

Bakterium (Alteromonas)

Aufnahme u / o Umverteilung

und heterogene Speicherung

Schwächezustand, Benommenheit

Paraesthesien

zunehmende Muskelschwäche

Atemlähmung

Natrium-Kanal-Blockade

"nicht alle sind giftig"

Melonen / Gurken / Kürbis

Cucurbitacine = Bitterstoffe

Spritzgurke

Flaschenkürbis

Kalebasse

Zaunrübe

Gottesgnadenkraut

in Kulturrassen

Suppressorgene

Mitosegift

Kernpyknosen

Blutungsneigung

Fehlgeburten

Herzmuskelschwäche

"nicht alle sind giftig"

süße Mandel - bittere Mandel

Amygdalin-haltig

Fallbeschreibung:

30 - 40 Mandeln / Erwachsene

schwere Vergiftung

nach Magenspülung und

symptomatischer Behandlung

überlebt

Entgiftungstherapie

Methämoglobin-Bildung

Komplexierung von CN- durch

Kobalt, z.B. Vitamin B12 in

hohen Dosen, Co-EDTA

Förderung der Rhodanidbildung

durch Natrium-Thiosulfat

"nicht alle sind giftig"

Eberesche Vogelbeere

+ cyanogene Glycoside

Parasorbosid

Parasorbinsäure

in: nicht in:

Eberesche Speierling

Vogelbeere Echte Mehlbeere

Mehlbeere Elsbeere

Zwergmehlbeere

Schleimhaut-Reizung

Gastroenteritis

Nierenschäden

"nicht überall"

Standort-abhängige Variation

in der Giftigkeit werden berichtet

für

Hallimasch

Fliegenpilz

Knollenblätterpilz

(? Verwechslung)

"nicht immer giftig"

Entwicklungsabhängige Variabilität

im Giftgehalt - wenig in reifen Früchten

Tomate α,β - Tomatin Magen-Darm

Reizung

Kopfschmerz

Bradykardie

ebenso

Korallenbäumchen

Bittersüßer

Nachtschatten Steroidalkaloide

und

Steroidsaponine

Schleimhaut-

Blutgefäß-

schädigung

Benommenheit

Lähmung

Ikterus

Akeepflaume L-Hypoglycin Hypoglykämie

akute Stoffwechsel-

entgleisung

vomiting sickness H2C

CH2

NH2

C

H

COOH

"eher selten giftig"

Honig

Nektar von Rhododendron Speichelfluß

Blutdruckabfall

Bradykardie Grayanotoxin

Kuhmilch

Adlerfarn (Waldweide)

Norsesquiterpene

?

carcinogen

Ziegenmilch

Lupinen

Anagyrin

Erregung

nikotinischer

Rezeptoren

teratogen

Stammzellnekrose?

Neuralrohrdefekt?

„nur manchmal giftig“

Apfelsaft Braunfäule alkylierend

(aber auch in (P.expansum- Patulin hemmt RNA- u.

Backwaren) Befall) Proteinsynthese

carcinogen?

Entgiftung durch

SH-Gruppen, z.B.

Cystin, Glutathion

Getreide Aspergillus und Leber- und

Brot Penicillium-Arten Ochratoxin Nieren-toxisch

Tierfutter Nephropathie

carcinogen

Getreide Aspergillus-Arten

Erdnüsse

Pistatien

carcinogen, v.a.

Leber,

mutagene, tera-

togene Wirkung

Aflatoxine B1, B2, G1, G2

Heimische Giftpilze

Wulstlinge

grüner Knollenblätterpilz

spitzkegeliger Knollenblätterpilz

Frühlingsknollenblätterpilz

gelber Knollenblätterpilz

porphyrbrauner Knollen-

blätterpilz

roter Fliegenpilz

Pantherpilz

Trichterlinge

Rißpilze

Tintlinge

Schleiertintlinge

Rauhkopf

Lorchel

Grüner Knollenblätterpilz

Spitzkegeliger Knollenblätterpilz

Frühlingsknollenblätterpilz

Phallotoxine Amatoxine (cyclische Peptide)

hitzestabil

wasserlöslich

Lignintest

Aktinstabilisierung

K+-Verlust

Freisetzung von Ca2+

aus Mitochondrien

schlechte Resorption

RNA-Polymerase II-

Hemmung (SB3-Untereinheit)

gute Resorption

Gallensäuretransport

enterohepatischer Kreislauf

Vergiftungsverlauf:

Latenz ca. 10 h

gastrointestinale Phase

hepatorenale Phase

H3C CH CO NH CH CO NH CH CH2 C CH2 R

CH2 R

OHH2C

CO

NH CO

NH

CH R

R

CH

CONHCHCONH

CHCO

R

H

N

H2C

S

N

OH

2

1

H 3

4

5

Phallotoxine

H2

NHCH2CONHCHCONHCHC

R

H NC

N

R

CHR

CHH3C

CHHN CO NH CH CO NH CH2 CO

C C

SO

R NH

CH

CO

CH C2H5

CH3

C CO R

H2

4H2

5

2

1

3O

O

H

Roter Fliegenpilz

Pantherpilz

Ibotensäure Muscimol

+ Muscazon

+ Muscarin

Muscimol GABAerge Wirkung

Ibotensäure Glutaminerge Wirkung

psychoaktiv Schwindelgefühl

Bewegungsstörung

Muskelkrämpfe

psychische Stimulation

Verwirrung, Sinnestäuschung

Tobsuchtsanfälle

Bewußtlosigkeit, Tod im Koma

NO

OH

NH3

OOC

Ibotensäure

NO

O

H3NCO2-

Muscimol

-

+

+

-

Rißpilze / Trichterlinge

Rißpilze Ziegelroter Rißpilz (Psilocybin),

kegeliger Rißpilz

Erregung von muscarinischen

Acetylcholin-Rezeptoren

Vergiftungsverlauf:

kurze Latenz 15 min - 1 h

Schweißausbrüche,

Speichelsekretion

Übelkeit, Erbrechen, Durchfall

Blutdruckabfall

Bradykardie (Herzfrequenz)

Kollaps

Muscarin

Trichterlinge Feld-Trichterling, Duft-Trichterling

-

H 3 C

H O

O C H 2

N ( C H 3 ) 3

+

Tintlinge

Coprin (Hydroxycyclopropyl)-

L-Glutamin Cyclopropanon

Blockade der

Acetaldehyddehydrogenase Alkoholunverträglichkeit

Rauhkopf Orellanin Lange Latenzzeit 2-20 Tage

Blockade des Elektronen-

transfers

Übelkeit, Erbrechen, Durchfall

progressive Nierenschädigung

lange Präsenz der toxischen

Metabolite (10 d)

HO NH

O

NH2

COOH

Mykotoxine

• Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen

• Werden von Schimmelpilzen unterschiedlicher systematischer Stellung gebildet. (30-40% aller bekannten Arten)

• Auf / in Pflanzen, Lebens- und Futtermitteln

• Toxinbildung von Wachstumsbedingungen abhängig Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wassergehalt des Substrats

• Für Mensch und Tier giftig

Pflanzliche Lebenmittel:

- vor der Ernte

- zu lange Zeit zwischen Ernte

und Trocknung

- zu feuchte Lagerung

- ungenügendes Lüften

Tierische Lebensmittel:

- Befall mit mykotoxigenen

Pilzen

- Mykotoxinhaltige Futtermittel

Beide: Verwendung mykotoxigener Pilze bei der Lebensmittelherstellung

Wichtige Mykotoxine

• Aflatoxine

• Ochratoxin A

• Patulin

• Fusarientoxine

Trichothecene

Zearalenon

Fumonisine

• Citrinin

Aflatoxine

Aflatoxine

Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus

Erdnüsse

Pistazien

Mais, Hirse, Roggen, Weizen

Reis

Sojabohnen

Aflatoxin B1 Aflatoxin B1-8,9-Epoxid Adduktbildung mit

DNA, RNA, Proteinen

Schäden an:

Leber, Niere, Dickdarm

IARC: Human-

kanzerogen

Aflatoxin B2, G1, M1 geringer kanzerogen

Aflatoxin G2, M2 nicht kanzerogen

Höchstmengen in: Mykotoxin-HöchstmengenVO, DiätVO, VO(EG)Nr.466/2001

Ochratoxin A

N

C O

O

OH O

Cl

CH3H

HOO Pilze der Gattungen

Aspergillus (z.B.: A. ochraceus)

Penicillium

Getreide

Getreideprodukte

Kaffee

Bier (Gerste)

Traubensaft

Wein

Kakao

Gewürze

tierische Lebensmittel

(Schweinenieren)

• Hemmung der Proteinbiosynthese

• nephrotoxisch (Balkannephropathie?)

• hepatotoxisch

• teratogen

• immunsuppressiv

• gentoxisch?

• Nierentumore bei Mäusen, Ratten

• in humanen Blutproben gefunden

Seit 5. April 2002 Höchstmengen für Ochratoxin A nach VO(EG)466/2001

Getreide, Getreideerzeugnissen, getrockneten Weintrauben ... [3-10 µg/kg]

Patulin

Aspergillus

Penicillium (P. patulum)

Byssochlamys

O

O H

O O

Fruchtsäfte (Apfelsaft)

Backwaren (Brot)

• Alkylierende Wirkung durch Dienon-Struktur

• Hemmung der RNA- und Proteinsynthese

• Schleimhautreizung, Übelkeit, Erbrechen,

Durchfall

• Entgiftung durch Konjugation mit SH-Gruppen

Cystein, Glutathion

• Nicht teratogen

• Nicht kanzerogen

geringes Lebensmitteltoxikologisches Risiko PMTDI: 0,4 µg Patulin / kg KG

Fusarientoxine

Bedeutendste Pilze bei Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft

Breiten sich bereits während der Vegetationsperiode aus

Gattung: Fusarium

1. Trichothecene

Cyclische Sesquiterpene mit Epoxidring

Deoxynivalenol (DON, Vomitoxin)

Nivalenol (NIV)

T2-Toxin

1. Trichothecene

Getreide

Getreideprodukte

(Mehl, Brot, Kekse...)

• Stark cytotoxisch durch Hemmung der Proteinbiosynthese

• Apoptoseinduktion

• Schleimhautentzündungen bis Nekrosen in Mund, Nase, Darm

• Reizung von Haut und Unterhaut

• Übelkeit, Erbrechen, Durchfall

• Beeinträchtigung des Immunsystems durch Schädigung von Knochenmark, Thymus, Milz

Bildung bereits ab 8°C

(F. sporotrichoides)

Hitzestabil

Alimentäre toxische Aleukie Verminderung d. Leukozyten, Schädigung

(Ostsibirien) des Knochenmarks, Hautnekrosen

Kashin-Beck Erkrankung Wachstumsstörung d, Skeletts bei

(Ostsibirien, N-Korea, N-China) Kindern.

2. Zearalenon

O

H O O

o H O

H 3 C H

1 3

1 2

7

Getreide

Getreideprodukte

Walnüsse

Bier

Milch

Hitzestabil

Östrogenaktiv Bindung an Östrogenrezeptoren

in Uterus, Hypothalamus, Hypophyse

Weibliche Tiere: Vergrößerung d. Genitalien

Geschwulstbildung im Genitalbereich

Ovarienatrophie, Unfruchtbarkeit

Männliche Tiere: Feminisierung, Abnahme der Fertilität

Wirkung auch beim Menschen

Metabolit: -Zearalenol 10mal stärker östrogenaktiv

Cytotoxisch, mutagen, teratogen

3. Fumonisine

Fast ausschließlich

auf Mais

Greifen durch Hemmung der Ceramid-Synthase in die Biosynthese

der Sphingolipide ein.

Pferde equine Leukoenzephalomalazie

Schweine Lungenödeme

Ratten Leberkrebs (Tumorpromotion)

Mensch Speiseröhrentumore? (Südafrika, China) (Mais)

Citrinin

HOOC

O

OH

CH3 CH3

O

CH3

Penicillium

Aspergillus

Clavariopsis

Getreide

Erdnüsse

Tomaten

Gereifte Fleischwaren

Käse

Verschimmelte Backwaren

Stark nephrotoxisch • Lebensmittelvergiftungen

• Nekrosen in proximalen Tubuluszellen durch Anreicherung

• Beeinflußt Membranpermeabilität

• Konzentration v. Neurotransmittern im ZNS

• Nucleinsäure- und Proteinsynthese

• Gentoxisch

• Teratogen

Bildung auch in

Rotschimmelreis

(Angkak) (Monascus)

Giftige Tiere in Nordeuropa

Insekten

Hymenoptera (Hautflügler)

Bienen

Arten, die Menschen stechen können:

- Honigbienen - Mauerbienen

- Hummeln - Furchenbienen

- Blattschneiderbienen

Peptidtoxin:

• Melittin amphipolares Peptid Hämolyse durch Membran- destruktion Vasokonstriktion und -dilatation

• Apamin stark basisches Peptid Bindet an Ca-abhängigen K-Kanal neurotoxische Effekte (Exzitation, Hypermobilität, Atemlähmung)

• Histamin, Phospholipase A, Hyaluronidase

Wespen

Für den Menschen gefährlich: Faltenwespen (Vespoidea)

• Hornisse (Vespa crabro)

• Deutsche Wespe (Paravespula germanica)

• Gemeine Wespe (P. vulgaris)

• Sächsische Wespe (Dolchiovespula saxonica)

Peptidtoxine (Wespenkinine, Mastoparane) Hämolytisch, neurotoxisch,

Mastzell-degranulierend

Amine (Noradrenalin, Histamin, Serotonin) Schmerzauslösung

Vergiftungen bei Weidetieren (Australien, Dänemark)

durch Blattwespenlarven (Lophorotoxin).

Hilfsfermente (Phospholipase A, B ...)

Spinnentiere

In Nordeuropa keine für Menschen lebensgefährlichen Arten

Webspinnen

Gelbe Dornfingerspinne Schmerzen, Schwellungen

Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen

Kreuzspinne, Wasserspinne Lokale Effekte

Kugelspinnen Proteintoxin -Lantrotoxin

(Europ. Schwarze Witwe) Rötung, Schwellung (Lymphknoten),

(Schwarze Witwe) Blutdruckanstieg, Atembeschwerden,

Krämpfe

Tarantel, echte Vogelspinne Lokale Effekte (u.U. Nekrosen)

Doppelschwanzspinnen Möglicherweise tödlich

Kammspinnen

Skorpione

In Nordeuropa keine

lebensgefährlichen Skorpione

Euscorpius carpathicus Südeuropa bis Niederösterreich

Euscorpius flavicaudis Südeuropa bis Mittelfrankreich

Buthus occitanus Südeuropa, Kleinasien, Nordafrika

• Hitzestabile, neurotoxische,

basische Polypeptide

• Amine (Serotonin, Histamin)

• Hilfsfermente (Phospholipase A,

Phosphatasen, ACH-Esterasen,

Ribonucleasen, Proteinasen)

Brennender Schmerz,

Erregung, Krämpfe,

unregelmäßiger Puls / Atmung

Tod durch Atemlähmung

Behandlung mit Antiseren und

symptomatisch

Schwere Gesundheitsschäden nur durch Fam. Buthidae

Giftschlangen

• Nattern

• Giftnattern

• Seeschlangen

• Vipern

• Grubenottern

In Mitteleuropa nur Vipern relevant:

• Kreuzotter (Vipera berus)

• Aspis-Viper (V. aspis)

• Sand-Viper (V. ammodytes)

Lokale Schädigung im Bereich der Bißwunde

(Nekrose, Schwellung auch der Lymphknoten)

Schwindel, Kopfschmerzen, Erbrechen,

Durchfälle, Schleimhautblutungen, Blutdruck-

senkung, Kollaps, Atemlähmung. (Bei 1% tödlich)

Körperpartie ruhigstellen, Bißwunde kühlen,

Klinik aufsuchen (Europaserum)

Giftschlangen

Nattern Dispholidus typus meist nur lokale Effekte (Ödeme)

selten: Erbrechen, Kollaps, Nierenversagen

Cobra, Mamba Neurotoxisch, cardiotoxisch, Muskelschwäche

Koordinationsstörungen, Akkomodations-

lähmung, Atembeschwerden, Krämpfe

Gift-

nattern

See-

schlangen

Gemeine Muskelschmerzen, motorische Störungen,

Seeschschlange Lähmungen, Myoglobinurie, Atemlähmung

Vipern V. russelli sehr Schmerzhaft, starke Lokalsymptome,

Angstzustände, Kopfschmerzen, Übelkeit

Tachykardie, innere Blutungen, Leberschäden

Giftschlangen

Gruben-

ottern

Klapperschlangen heftige Lokalsymptome (Nekrosen),

gerinnungshemmend, neurotoxisch,

myotoxisch, Bewußtseinsstörungen,

Lähmungen, Myoglobinurie