Toxikologie für Naturwissenschaftler

Toxikologie ist die Lehre von den Giften. Der Begriff Toxikon, τοεικοπ, stammt aus dem Griechischen und bedeutet das Pfeilgift. Der Pfeil besteht als Wurfgeschoss aus einem hölzernen, ganz gerade gestellten Pfeilschaft und einer am vorderen Ende angebrachten, dreieckigen oder längsovalen Pfeilspitze aus hartem Holz, Hornoder Knochenstücken, Steinsplittern oder Metall. Häufig wurden die Pfeilspitzen mit einer Reihe pflanzlicher oder tierischer Gifte versehen, welche gewöhnlich schnell und sicher den Tod herbeiführten.

Die Wirkung einer toxischen Substanz ist meist die Folge zahlreicher physikalisch-chemischer Prozesse, die sich in einem lebenden Organismus abspielen. In der Regel lässt sich dabei eine Reaktionskette beschreiben, in der sich drei Anteile erkennen lassen:

Im vorangegangenen Kapitel wurden die Einflüsse des menschlichen Körpers auf Fremdstoffe, besonders auf toxische Substanzen, unter dem Oberbegriff der Toxikokinetik behandelt. Dabei wurden die wichtigsten Bewegungen und Umsetzungen der Stoffe von der Aufnahme bis hin zu ihrer Ausscheidung im Organismus verfolgt.

Eine erste Information über die Toxikologie der Schwermetalle und Metalloide soll das Periodische System der Elemente in Abbildung 4.1 vermitteln.

Organische Lösungsmittel sind von der Chemie her eine sehr heterogene Gruppe von Substanzen. Meist steht ihre technische Anwendung im Vordergrund. Ihre Verwendung ist an ihr hohes Fettlösungsvermögen und an das schnelle Abdampfen gebunden. So werden sie u. a. zum Reinigen von Metallen, Textilien und Oberflächen eingesetzt. Parallel zum exzessiven Umgang mit den Lösungsmitteln treten entsprechende Vergiftungen in den Vordergrund.

Biozid ist eine Sammelbezeichnung für chemische Substanzen, die zur Bekämpfung schädlicher Pflanzen und Tiere eingesetzt werden. Früher war der Begriff Pestizid gebräuchlich. Eine Einteilung erfolgt nach den Zielorganismen und zusätzlich nach Art ihrer Aufnahme in Atem-, Fraß-oder Kontaktgifte. Die Aufzählung drückt in der Reihenfolge die Bedeutung der Einsatzgebiete aus. Häufig dient dasselbe Biozid zur Bekämpfung von Schädlingen verschiedener Arten (siehe Tabelle 6.1).

Hatte der Mensch in seiner chemisch schöpferischen Aktivität von 1778 an, dem Jahr des Erscheinen des ersten chemischen Fachjournals, bis 1954 erst 600 000 chemische Verbindungen erschaffen, so war genau diese Anzahl im Jahr 1992 bereits neu synthetisiert. Heute kommen pro Jahr etwa eine halbe Million neuer Verbindungen hinzu. Mitterweile ist die Grenze von 20 Millionen überschritten. Nur ein kleiner Teil dieser neuen Verbindungen gelangt zu einer Produktreife, sei es als Arzneimittel, Biozid, Waschmittel oder sonstiges Hilfsmittel. Hergestellt und angewendet gelangen die Stoffe unweigerlich in die Materialkreisläufe der Welt. Während die Synthesen wohl durchdacht sein müssen, verlässt man sich nach gezogenen Nutzen bei der Entsorgung meist auf die Kapazität und die Toleranz der Natur. Generell ist davon auszugehen, dass jegliche Produktion des Menschen zu Müll und danach desintegriert wird. Beispiele von verschiedenen Substanzgruppen sollen hierzu Einblicke geben.

Die Atmung umfasst folgende drei Abschnitte: Die äußere Atmung, den Gastransport im Blut und die innere Atmung. Zur äußeren Atmung gehört die Aufnahme von O₂ und Abgabe von CO₂ durch die Lungen und damit eingeschlossen die Gasdiffusion zwischen Lungenbläschen und Blut. Für den Gastransport im Blut selbst ist besonders das Hämoglobin in den roten Blutzellen verantwortlich. Unter innerer Atmung versteht man den Gasaustausch zwischen den peripheren Zellen und deren Flüssigkeit.

Krebs zählt subjektiv zu den am meisten gefürchteten Krankheiten und objektiv zu den größten Problemen in der modernen Medizin. Dies beruht zum einen darauf, dass nur ein Teil der Erkrankungen geheilt werden kann, und zum anderen auf dem hohen Leidensdruck, verbunden mit dem Gefühl, einem unwiderruflichen Schicksal ausgeliefert zu sein. Durch Fortschritte in der Medizin, sowohl bezüglich Früherkennung als auch Therapie, sind die Überlebenschancen bei vielen Krebsarten gestiegen, und die Diagnose Krebs bedeutet nicht mehr grundsätzlich den sicheren Tod. Dennoch ist Krebs in den westlichen Industrieländern nach den kardiovaskulären Erkrankungen die zweithäufigste Todesursache; in Deutschland stirbt etwa jeder vierte daran (Tabelle 9.1).

Akute Vergiftungen sind häufig. In den entwickelten Ländern machen sie etwa 5 bis 10% aller Einweisungen in einer medizinischen Notfallabteilung aus. Schwere Gesundheitsschäden treten jedoch nur in etwa 2 bis 5% aller akuten Vergiftungen auf, und die Sterblichkeit nach Krankenhauseinweisung liegt bei unter 1 %. So gesehen ist die Prognose von Vergiftungen also in den meisten Fällen recht gut. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass der niedrige Prozentanteil schwerer Verläufe mit bedingt ist durch die sehr engmaschige Erfassung auch leichtester Fälle von Intoxikationen.