TOXICOLOGIE ORGANICĂ Sem. II 2015 – 2016

Lector dr. Adriana Urdă

Partea a 9-a. Chimia toxicologică a principalelor clase de compuși organici

(continuare)

Aldehide Aldehidele produc iritații ale pielii, ochilor și mucoaselor tractului respirator, mai ales

cele cu mase molare mici și cele nesaturate.

Unele au proprietăți mutagene (acroleina, formaldehida, acetaldehida), ceea ce

sugerează potențialul lor cancerigen.

Formaldehida (CH2O) este iritant dermic puternic, efectele locale fiind cele mai

importante la expunere excesivă. Doza fatală este estimată la 60-90 mL formol (37%). În

funcție de doză, ingestia poate produce durere de cap, corodarea tractului GI, edeme

pulmonare, leziuni ale ficatului, rinichilor, pierderea cunoștinței și colaps vascular.

Formaldehida este reactivă și se poate lega de ADN.

Metabolizarea formaldehidei se produce prin oxidare la acid formic (HCOOH).

Este un metabolit normal al proceselor celulare normale și este cofactor în sinteza unor

compuși biochimici esențiali. Concentrațiile în țesuturi ating câteva ppm în mod normal.

Acetaldehida este un metabolit normal al metabolizării etanolului (vezi partea a 8-a).

Este mai puțin reactivă decât formaldehida și, deci, mai puțin iritantă și toxică. Este

embriotoxică și teratogenă pentru animale.

Acroleina (CH2 = CH – CHO) este analogul nesaturat al propionaldehidei, iar legătura

dublă îi mărește mult toxicitatea. Este toxică pe toate căile de administrare și produce iritații

severe ale ochilor și plămânilor. Contactul direct cu pielea poate produce necroză.

Cetone Cetonele acționează asupra sistemului nervos central, dar vaporii în concentrații

suficient de mari pentru a produce acțiunea sedativă irită puternic ochii și căile respiratorii,

deci pot fi sesizați. Concentrații mai mici pot fi inhalate cu ușurință și se pot acumula în corp.

Decesul prin supradoză apare în general prin insuficența respiratorie. Proprietățile toxice ale

cetonelor cresc cu creșterea masei molare, iar cele nesaturate sunt mai toxice decât cele

saturate.

Metabolizarea cetonelor se produce prin reducere cu formarea alcoolilor

corespunzători, care apoi se oxidează la acizi carboxilici:

Cetone → Alcooli → Acizi carboxilici

Acetona (CH3 – CO – CH3) este un solvent industrial comun și materie primă în mai

multe procese industriale. Nu produce efecte toxice importante: studii pe angajați care sunt

expuși la concentrații tipice de 2000 ppm nu au arătat leziuni.

Metil etil cetona (CH3 – CO – C2H5) este o materie primă industrială comună, utilizată

și ca solvent. Concentrații mari sunt iritante pentru ochi, nas și gât, iar stropirea produce

iritații ale pielii sau oculare. Acținea asupra SNC poate apărea din expunerea prelungită.

Acetofenona (fenil metil cetona, C6H5 – CO – CH3) a fost utilizată ca anestezic, dar

este utilizată la ora actuală în parfumerie, datorită mirosului pesistent similar cu al iasomiei

sau florilor de portocal. Este un iritant puternic al pielii.

Acizi carboxilici și derivații lor (esteri, nitrili) Acizi carboxilici. Ca și în cazul aldehidelor și cetonelor, proprietățile dominante sunt

cele iritante și pot masca potențialul de acțiune asupra SNC. Aciditatea și proprietățile iritante

scad cu creșterea masei molare. Introducerea halogenilor și a grupărilor hidroxil mărește

aciditatea și potențialul iritant, iar acizii dicarboxilici și cei nesaturați sunt mai corozivi.

Acidul acetic este un iritant moderat, dar acidul acrilic (CH2=CHCOOH) și cel crotonic

(CH3CH=CHCOOH) sau cel tricloroacetic pot produce arsuri și leziuni ale țesuturilor.

Metabolizarea acizilor se produce prin glucuronidare și conjugare cu aminoacizi, dar

nu prin sulfatare.

Esterii sunt anestezice (deci acționează asupra SNC) mai puternice decât alcoolii cu

structură similară, aldehidele sau cetonele corespunzătoare, dar sunt mai slabi decât eterii sau

compușii halogenați. Esterii sunt metabolizați majoritar prin hidroliza la acizii carboxilici și

alcoolii corespunzători.

Nitrili. Cei mai comuni derivați nitrili sunt acetonitrilul și acrilonitrilul:

Acetonitril Acrilonitril

Acetonitrilul este utilizat ca solvent și are toxicitate moderată, datorată formării de ion

cianură prin metabolizare. Este oxidat de citocromul P450 la glicolonitril:

Glicolonitril

HCN + CH2O

Acesta se descompune în acid cianhidric și formaldehidă, ambele toxice pentru

organism. Toxicitatea moderată este datorată metabolizării foarte lente a acetonitrilului.

Acrilonitrilul este utilizat drept solvent pentru compușii organici, la fabricarea fibrelor

acrilice, coloranți, produse farmaceutice. Expunerea la acrilonitril se poate produce prin

inhalare, ingerare sau prin piele (cutanat). Datorită prezenței dublei legături este mai toxic

decât acetonitrilul, cu o acțiune toxică asemănătoare cu a acidului cianhidric.

Metabolizarea acrilonitrilului se produce pe două căi:

- conjugarea cu glutation (detoxifiere) și eliminare;

- oxidarea la legătura dublă, cu formarea de cianoetilen oxid:

HCN

urmată de eliberarea de ion cianură. Acesta este inhibitor al unor enzime implicate în procese

esențiale din sistemul nervos central și inimă.

Compuși cu azot Compușii cu azot sunt utilizați în diferite aplicații industriale. Aminele aromatice sunt

intermediari pentru vopseluri, pigmenți, în industria textilă, a cauciucului și hârtiei. Unii

compuși nitroaromatici sunt utilizați ca vopseluri, alții ca explozivi sau insecticide, ierbicide

etc. Tricloronitrometanul este un iritant puternic și a fost utilizat ca armă chimică.

Aminele alifatice sunt printre cele mai toxice substanțe chimice. Sunt iritanți

puternici, proprietate legată de tăria bazică a aminei. Sunt bine absorbite pe toate căile de

P450

P450

expunere. Pe lângă leziunile pielii produc toxicitate sistemică, methemoglobinemie

(hemoglobina are fierul prezent ce Fe3+

în loc de Fe2+

și nu mai poate lega oxigenul pentru a-l

transporta la țesuturi, conducând la asfixie și deces), hemoragii pulmonare, necroză hepatică,

nefrotoxicitate și leziuni cardiace. Pot mima efectele fiziologice ale adrenalinei (epinefrină, un

neurotransmițător în corp, are un lanț lateral amină legat de catechol), cu o structură similară:

Adrenalină (epinefrină)

Proprietățile cancerigene sunt limitate la nitrozamine, dar se crede că alchilaminele pot

fi transformate în forma nitrozamină în tractul gastrointestinal.

Nitrozamine

Proprietățile lor iritante puternice apar din faptul că gruparea amină este corozivă.

Pielea are o oarecare rezistență la modificările de pH și poate suporta atacul chimic în

domeniul de pH de la 1 la 10 pentru perioade scurte, fără leziuni semnificative. Totuși, dacă

pH-ul depășește 10 sau este sub 1, pot apărea leziuni puternice foarte rapid după contactul

inițial cu compusul chimic. pH-ul celor mai multe amine simple este peste 10 (de ex.

metilamină 10,6, etilamină 10,8).

Aminele sunt bine absorbite pe toate căile. Astfel, ele reprezintă un pericol

semnificativ pentru piele nu doar datorită leziunilor produse, ci și pentru că pot penetra ușor

pielea pentru a produce efecte letale sau acute.

Se leagă de proteinele celulare, formând compuși care declanșează efecte alergice.

Aminele produc scăderea ritmului cardiac și dilatarea vaselor de sânge. Expunerea repetată la

doze mari conduce la convulsii și deces.

Metabolizarea aminelor se produce prin oxidare cu citocrom P450 la hidroxilamine

(detoxifiere) sau la N-oxizi (activare). Excreția se produce după glucuronidare, sulfatare,

metilare sau acetilare.

Amine aromatice. Cele mai multe sunt solubile în grăsimi, pot penetra rapid pielea și

sunt ușor absorbite prin plămâni în sânge. Cele mai importante efecte sunt

methemoglobinemia și cancerul sistemului urinar.

Cel mai caracteristic efect al expunerii la anilină este methemoglobinemia. Se

consideră că oxidarea Fe2+

la Fe3+

este produsă de metaboliții aminelor aromatice (ex.

anilină), cum sunt nitrozobenzenul, aminofenolii și fenilhidroxilaminele.

Nitrozobenzen

p-aminofenol

Fenilhidroxilamină

Deoarece este solubilă în grăsimi, anilina penetrează ușor pielea intactă și este ușor

absorbită prin inhalare. Expunerea moderată pe orice cale poate produce cianoză, dar pe

măsură ce crește deficiența de oxigen pot să apară durerile de cap, slăbiciune, iritabilitate și

pierderea cunoștinței.

Anilina (ca și alte amine aromatice) este metabolizată prin glucuronidare, sulfatare sau

acetilare.

Unele amine sunt considerate cancerigene: compușii aromatici sau difenilaminele (de

ex. benzidina), 2-naftilamina, care produc tumori renale. Benzidina este utilizată în special la

obținerea vopselurilor. A fost raportată o incidență ridicată a cancerului la vezica urinară

pentru lucrătorii expuși la benzidină. Este ușor inhalată sau absorbită prin piele. Este

clasificată ca fiind cancerigenă pentru om și mutagenă în testele pe bacterii.

Benzidină

Pesticide Compușii chimici sunt utilizați de multă vreme pentru distrugerea sau controlul

dăunătorilor. Chinezii utilizau arsenic pentru controlul insectelor, iar romanii foloseau sarea

de masă pentru controlul buruienilor și sulful pentru controlul insectelor. În sec. XIX s-a

descoperit că piretrina (un compus prezent în florile de crizantemă) are proprietăți insecticide.

Ulterior s-au descoperit și utilizat multe pesticide sintetice.

Pesticidele sunt neobișnuite printre poluanții de mediu, deoarece sunt utilizate

deliberat în scopul distrugerii unor forme de viață. Pesticidele ideale ar trebui să fie foarte

selective, distrugând organismele țintă în timp ce lasă celelalte organisme nevătămate. În

realitate, cele mai multe pesticide nu sunt atât de selective. Printre beneficiile lor sunt

controlul bolilor răspândite de vectori (de ex. insecte), creșterea productivității agriculturii și

controlul dăunătorilor urbani. Un risc major este contaminarea mediului, în special faptul că

pot intra în lanțul trofic și în sistemele acvatice naturale. Factorii care trebuie luați în

considerare sunt persistența în mediu și potențialul de bioacumulare.

Termenul „compuși chimici pentru agricultură” a fost înlocuit de cel de pesticide,

definit drept compuși chimici care se utilizează pentru controlul, distrugerea sau

îndepărtarea dăunătorilor. În funcție de destinația compusului, pesticidele sunt subclasificate

în mai multe categorii:

- fungicide (pentru controlul fungilor, ciuperci microscopice)

- ierbicide (pentru controlul buruienilor)

- nematocide (pentru controlul nematodelor, viermi paraziți ai plantelor)

- insecticide (pentru controlul insectelor)

- acaricide (pentru controlul acarienilor, o clasă de insecte)

- rodenticide (pentru controlul rozătoarelor).

Principalele clase de pesticide în uz sunt fumiganții, fungicidele, ierbicidele și

insecticidele.

În funcție de toxicitate, concentrație și modul de aplicare, pesticidele pot fi clasificate

ca fiind cu utilizare “generală” sau “restricționată”. Un pesticid cu utilizare generală nu va

produce efecte nedorite, adverse, atunci când este utilizat conform etichetei, putând fi

achiziționat și utilizat de oricine. Un pesticid cu utilizare restricționată, care produce efecte

nedorite asupra mediului, aplicatorului sau lucrătorilor, poate fi achiziționat și aplicat doar de

o persoană autorizată.

Agenția americană de protecție a mediului, US EPA, a realizat definiții pe categorii de

utilizări bazate pe toxicitate:

- pesticidele de categoria I sunt foarte periculoase, sunt clasificate ca fiind cu uz

restricționat și au LD50 orală sub 1,0 mg/kg corp;

- pesticidele de categoria a II-a sunt moderat toxice și au LD50 orală cel mult egală cu

500 mg/kg corp;

- pesticidele de categoria a III-a sunt în general ne-toxice și au LD50 orală cel mult

egală cu 15000 mg/kg corp.

În plus, US EPA a dezvoltat o clasificare de carcinogenitate pentru a clasifica

pesticidele pentru carcinogenitate.

Insecticide Insecticide organoclorurate

Insecticidele compuși organici clorurați au fost introduse în anii ´40 și ´50, și includ

insecticide cunoscute, cum ar fi DDT-ul (diclorodifeniltricloroetan). Structurile a două dintre

cele mai cunoscute, DDT și dieldrin, sunt următoarele:

Compușii organici clorurați sunt neurotoxici și produc efecte acute prin interferența la

transmiterea impulsurilor nervoase. Deși DDT a fost sintetizat în 1874, proprietățile sale

insecticide nu au fost observate până în 1939, când chimistul elvețian Dr. Paul Müller, a

descoperit eficiența lui ca insecticid și a primit premiul Nobel pentru fiziologie și medicină

(1948) pentru această descoperire. În timpul celui de-al doilea război mondial SUA au utilizat

cantități mari de DDT pentru controlul unor boli cum ar fi tifosul și malaria. După război,

DDT a fost utilizat pe scară largă în agricultură, sănătate publică şi gospodării. Persistenţa lui,

considerată iniţial ca dezirabilă, a fost apoi considerată problematică şi a dus la interzicerea

DDT și a altor insecticide clorurate in SUA în 1972.

DDT, ca și alți compuși organoclorurați, a fost utilizat pe scară largă până în anii ´60

în agricultură și controlul țânțarilor, în special în programele Organizației Mondiale a

Sănătății de control al malariei.

DDT este metabolizat prin declorurare la DDE (vezi curs anterior).

Insecticide organofosforice

Pesticidele organofosforice (OP) sunt esteri ai acizilor fosforic sau tiofosforic și sunt

printre cele mai utilizate pesticide pentru controlul insectelor, cum ar fi etilparathion [O,O-

dietil O-(4-nitrofenil) fosforotioat].

Parathionul este un insecticid larg utilizat, datorită stabilității în soluții apoase și

domeniului larg de activitate insecticidă. Este metabolizat în corp la paraoxon, care este la

rândul lui un insecticid puternic:

Totuși, din cauza toxicității ridicate pentru mamifere, pe toate căile de expunere, au

fost dezvoltați compuși mai puțin toxici pentru acestea, dar cu acțiune selectivă pentru insecte.

Compușii OP sunt neurotoxici datorită faptului că inhibă unele enzime, ceea ce

conduce la acumularea de neurotransmițători în țesutul nervos și organe. Simptomul clinic

caracteristic este paralizia mușchilor extremităților (mâini, picioare), predominant la

extremitățile inferioare, care apare după 7-10 zile de la ingerare.

Insecticidele OP sunt relativ nepersistente în mediu. Ele sunt aplicate pe recoltă sau

direct pe sol ca insecticide sistemice, și în general persistă de la câteva ore la câteva luni.

Astfel, acești compuși, spre deosebire de insecticidele organoclorurate, nu sunt contaminanți

periculoși pentru sol și apă și rareori intră în lanțul trofic până la om. Fiind esteri, compușii

sunt susceptibili la hidroliză, iar produsele lor de degradare sunt în general netoxice.

Contaminarea directă a hranei cu compușii concentrați a fost cauza unor episoade de otrăvire

în mai multe țări.

Insecticide pe bază de carbamați

Insecticidele pe bază de carbamați sunt esteri ai acidului N-metil (sau uneori N,N-

dimetil) carbamic (H2N-COOH). Toxicitatea compusului variază în funcție de grupa fenolică

sau alcoolică.

Unul dintre cele mai utilizate insecticide din această clasă este carbaril (1-naftil

metilcarbamat), un insecticid cu spectru larg:

Carbarilul nu este considerat un compus persistent, pentru că hidrolizează cu ușurință.

Cu toate acestea, a fost interzis în unele țări (de ex. Marea Britanie, Austria, Suedia) pentru

că, pe lângă insectele nedorite, elimină și insectele benefice (de ex. albinele).

Ca și insecticidele OP, modul de acțiune al carbamaților este inhibarea

acetilcolinesterazei, dar această inhibiție este mai ușor reversibilă decât la compușii OP.

Insecticide botanice (provenite din plante)

Extractele din plante au fost utilizate de mult timp pentru controlul insectelor.

Nicotina [(S)-3-(1-metil-2-pirolidil)piridina] este un alcaloid care apare în mai multe plante și

a fost utilizată ca insecticid din 1763. Nicotina este destul de toxică, atât pe cale orală cât și

dermică. Simptomele de otrăvire acută cu nicotină apar rapid, iar moartea poate surveni în

câteva minute. In cazurile grave de otrăvire moartea apare din cauza stopului respirator,

datorat paraliziei mușchilor respiratori.

Nicotină

Piretrina este un extract din mai multe tipuri de crizanteme, și este unul din cele mai

vechi insecticide utilizate. Există șase esteri și acizi asociați cu acest insecticid. Piretrina se

aplică în doze mici și este considerată nepersistentă.

Toxicitatea piretrinelor pentru mamifere este destul de mică, aparent deoarece sunt

degradate rapid de enzimele din ficat. Doza LD50 acută pentru șobolani este de aprox. 1500

mg/kg. Cele mai frecvente reacții la piretrine sunt dermatita de contact și reacțiile alergice

respiratorii, probabil ca rezultat al altor constituenți din compoziție. Au fost realizați compuși

sintetici similari, cunoscuți ca piretroizi, pentru a suplini lipsa de persistență. Aceștia au

toxicitate redusă pentru mamifere.

Ierbicide Ierbicidele sunt utilizate pentru controlul buruienilor și sunt cea mai utilizată clasă de

pesticide (aprox. 47% din pesticidele utilizate). Pot fi aplicate pe plante în mai multe moduri,

pentru a elimina sau reduce populația de buruieni: înainte de însămânțare, înainte sau după

răsărire.

Contaminarea mediului apare și din clasele de ierbicide care au fost utilizate timp

îndelungat. Ierbicidele de tip clorfenoxi, cum sunt 2,4-D (acid 2,4-diclorofenoxi acetic) și

2,4,5-T (acid 2,4,5-triclorofenoxi acetic) sunt compuși care acționează sistemic pentru

controlul plantelor cu frunze mari și au fost utilizate din anii 1940. Toxicitatea lor orală este

redusă.

2,4-D

Un amestec de 2,4-D și 2,4,5-T, cunoscut ca Agent Orange, a fost utilizat de armata

SUA ca exfoliant în timpul războiului din Vietnam. Compusul chimic considerat că produce

cele mai mari probleme este o impuritate (produs secundar), TCDD (2,3,7,8-

tetraclorodibenzo-p-dioxină), ce se obține în procesul de fabricație. TCDD este una dintre cele

mai toxice substanțe pentru animalele de laborator. Este un cancerigen dovedit pentru șoareci

și șobolani, ficatul fiind ținta primară, și influențează sistemul imunitar.

O altă familie de ierbicide, triazinele, continuă să producă îngrijorare datorită

contaminării surselor de apă de suprafață sau freatică ce constituie surse de apă potabilă.

Ierbicidul atrazină [6-cloro-N-etil-N-(1-metiletil)-1,2,5-triazină-2,4-diamină] este utilizat în

special pentru porumb.

Atrazină

Deși relativ netoxici (LD50 pentru atrazină este 3100 mg/kg la șobolani), principala

problemă cu acești compuși este efectul lor cancerigen, iar US EPA consideră triazinele ca

posibili cancerigeni umani.

Fungicide Ciupercile (fungii) produc pierderi în recolte, iar toxinele și alți compuși eliberați de

ciuperci se consideră că provoacă efecte negative asupra sănătății. Compușii produși pentru

combaterea acestor efecte negative se numesc fungicide.

Rodenticide Această clasă de compuși este utilizată pentru controlul rozătoarelor, care produc

pierderi de 20-30% cerealelor și altor categorii de hrană în depozite. Rozătoarele pot transmite

boli datorită puricilor, care transportă bacterii și alte microorganisme.

Un exemplu de rodenticid este compusul warfarin [3-(α-acetonil-benzil)-4-

hidroxicumarină], un anticoagulant cu LD50 orală de 3,0 mg/kg (șobolan). Când șobolanii

trec prin pasaje înguste ei se zgârie și apar mici hemoragii. Anticoagulanții previn coagularea

sângelui, iar animalele sângerează până la moarte (aprox. 1 săptămână). Oamenii expuși

acestei clase de compuși primesc vitamina K, iar dacă otrăvirea este severă se fac transfuzii de

sânge.

Warfarin

Cele mai multe rodenticide sunt clasificate ca fiind cu uz restricționat și se aplică doar

de persoanele autorizate. Otrăvirea oamenilor asociată cu rodenticidele apare, de obicei, din

ingerarea accidentală sau intenționată (suicidală) a compușilor.

Fumiganții Fumiganții sunt gaze extrem de toxice, utilizate pentru protejarea produselor

depozitate. Se aplică în încăperi, depozite sau autovehicule infestate cu insecte. Sunt

periculoase datorită expunerii prin inhalare și difuziei rapide în sângele pulmonar, deci

necesită foarte multă atenție atunci când sunt aplicate. Toți fumiganții sunt clasificați drept

compuși restricționați și sunt aplicați doar de persoane autorizate.

Unul din cei mai eficienți fumiganți este bromura de metil, CH3Br, care sterilizează

solul atunci când este aplicat pe sol (omoară insectele, nematodele și buruienile).

Supraexpunerea produce discomfort respirator, stop cardiac și efecte asupra sistemului nervos

central. Bromura de metil a fost clasificată drept substanță care atacă stratul de ozon

(Protocolul de la Montreal) și nu a mai fost folosită după 2005.

Un alt fumigant este cloropicrina (tricloronitrometan), cu o LC50 (concentrație letală

medie) de 150 ppm (15 min). Este foarte toxică la inhalare, produce probleme cardiace și

probleme majore la ochi.

Cloropicrina

Aditivi și contaminanți alimentari Compușii chimici sunt adăugați în alimente din mai multe motive:

- cu rol de conservanți cu proprietăți antibacteriale, antifungice sau antioxidante;

- pentru modificarea proprietăților fizice, în mod special pentru procesare;

- pentru modificarea gustului;

- pentru modificarea culorii;

- pentru modificarea mirosului.

În general, aditivii alimentari s-au dovedit siguri și fără toxicitate cronică. Mulți au

fost, însă, introduși atunci când testarea toxicității era relativ nesofisticată, iar unii dintre

aditivi s-au dovedit ulterior toxici. Tabelul următor dă câteva exemple de aditivi alimentari

organici. Cu siguranță, sute sau mii de aditivi alimentari sunt utilizați la scară mondială, mulți

dintre ei insuficient testați. Problema interacțiunilor sinergice dintre ei nu a fost testată

suficient. Nu toți compușii toxici din alimente sunt sintetici: sunt cunoscute multe exemple de

compuși toxici naturali în dieta umană, inclusiv cancerigeni și mutageni.

Exemple de compuși chimici organici utilizați ca aditivi alimentari.

Funcția Clasa Exemple

Conservanți Antioxidanți Butilat de hidroxianisol, acid

ascorbic

Agenți fungistatici Acid p-metilbenzoic,

propionați

Aditivi pentru procesare Emulsifianți Propilenglicol, monogliceride

Agenți de chelare EDTA, tartrat de sodiu

Stabilizatori Alginat de sodiu

Umectanți Propilenglicol, glicerol

Aditivi pentru modificarea

gustului și aromei

Îndulcitori sintetici Zaharină, manitol

Arome sintetice Piperonal, vanilină

Modificarea culorii Coloranți sintetici Tartrazină, sunset yellow

Suplimente nutriționale Vitamine Tiamină, vitamina D3

Aminoacizi Alanină, acid aspartic

Toxine Un compus toxic este orice compus chimic, de origine naturală sau sintetică, ce poate

produce un efect negativ asupra unui organism viu. O toxină este un compus toxic ce este

produs de un organism viu, și acest termen nu este utilizat ca sinonim pentru compus toxic –

toate toxinele sunt compuși toxici, dar nu toți compușii toxici sunt toxine. Toxinele, fie că

sunt produse de animale, plante, insecte sau microbi, sunt în general produși metabolici care

au evoluat ca mecanism de apărare pentru uciderea sau îndepărtarea prădătorilor sau a

patogenilor.

Civilizațiile antice utilizau toxinele atât în scop medicinal (terapeutic), cât și în scopuri

criminale. În ziua de azi continuăm să descoperim și să înțelegem toxicitatea produselor

naturale, unele în scopuri benefice (farmaceutice sau terapeutice) a căror siguranță și

eficacitate sunt testate, altele în scopuri mai puțin nobile: agenți pentru războiul biologic sau

chimic.

Toxinele sunt clasificate în mod obișnuit în funcție de sursă.

Toxine microbiene. Termenul toxină microbiană este utilizat pentru substanțele toxice

produse de microorganisme. Multe dintre toxinele microbiene sunt proteine și au diverse

proprietăți enzimatice. Între toxinele microbiene sunt incluse unele dintre cele mai toxice

substanțe cunoscute, cum ar fi toxina tetanică, toxina botulinică și toxina difterică. Toxinele

bacteriene pot fi extrem de toxice pentru mamifere și pot afecta mai multe organe, cum ar fi

sistemul nervos și sistemul cardiovascular.

Micotoxine. Micotoxinele sunt produși chimici cu activitate biologică, metaboliți ai

fungilor. Interesul cel mai ridicat îl au micotoxinele prezente în hrana umană sau a animalelor

domestice. Acestea includ alcaloizii cornului secarei produși de specia Claviceps,

aflatoxinele și compușii înrudiți produși de speciile Aspergillus etc.

Alcaloizii produși de cornul secarei afectează sistemul nervos și sunt vasoconstrictori.

În istorie se cunosc epidemii provocate de cornul secarei, dar la ora actuală acestea nu mai

apar datorită cunoașterii cauzelor și unei diete mai variate. Mai apar epidemii la animalele din

crescătorii, relativ frecvent.

Aflatoxinele sunt produse de speciile din genul Aspergillus, fungi comuni care apar

drept contaminanți ai cerealelor, porumbului, arahidelor etc. Acestea s-au dovedit cancerigene

pentru animale și oameni. Aflatoxina B1, cea mai toxică din această clasă, trebuie activată

enzimatic pentru a-și exercita efectul cancerigen.

Toxine generate de alge. Toxinele produse de alge de apă dulce sau sărată se

acumulează deseori în peștii și scoicile prezente în ape, producând otrăviri la oameni și

animale, precum și otrăvirea mortală a peștilor. Spre deosebire de toxinele microbiene,

toxinele produse de alge sunt în general stabile termic și, de aceea, nu sunt îndepărtate prin

gătire, ceea ce mărește probabilitatea de expunere toxică la oameni.

Toxine produse de plante. Fitotoxinele se crede că au evoluat ca mecanisme de

apărare împotriva ierbivorelor, în special insecte și mamifere. Acești compuși pot fi repelenți

(pot respinge) fără a fi foarte toxici, sau pot fi acut toxici pentru un domeniu larg de

organisme. Fitotoxinele includ compuși ai sulfului, lipide, fenoli, alcaloizi, glicozide și multe

alte tipuri de compuși chimici. Multe dintre droguri, cum ar fi cocaina, cafeina, nicotina,

morfina și canabinoidele sunt fitotoxine. Mulți compuși chimici care s-au dovedit toxici sunt

constituenți ai plantelor care sunt parte a dietei umane. De exemplu, compusul cancerigen

safrol și substanțele înrudite se găsesc în piperul negru. Solanina și chaconina, care sunt

inhibitori de cholinesterază și posibil teratogeni, se găsesc în cartofi, iar chininele și fenolii au

răspândire largă în alimente. Otrăvirea cu plante a animalelor din crescătorii reprezintă încă o

problemă veterinară importantă în unele zone ale lumii.

Toxine produse de animale. Unele specii de animale produc toxine în scopuri fie

ofensive, fie defensive. Unele toxine sunt otrăvitoare (sunt toxice atunci când sunt înghițite

accidental), altele sunt veninoase (specia injectează activ toxina prin părți adaptate special ale

corpului – ace, colți etc). Chimia toxinelor animale se extinde de la enzime, peptide și

proteine cardiotoxice și neurotoxice, până la molecule mici cum sunt aminele, alcaloizii,

glicozidele, terpenele etc. De ex., veninul de albină conține o amină biogenă, histamina, trei

peptide și două enzime.

Efectele veninurilor de șarpe sunt datorate în general toxinelor (peptide) cu 60-70 de

aminoacizi. Aceste toxine sunt cardiotoxice sau neurotoxice, iar efectele lor sunt accentuate

de enzimele prezente în venin, care pot afecta mecanismele de coagulare a sângelui și pot

deteriora vasele de sânge.

Multe specii de pește, peste 700 în întreaga lume, sunt fie direct toxice, fie prin

ingerare sunt otrăvitoare pentru om. Un exemplu clasic este toxina produsă de specia

Sphaeroides, numită tetrodotoxină (TTX), ce trăiește în zona Asia – Japonia, pentru care

decesul apare în 5-30 minute de la ingerare, cu o rată de aprox. 60%.

Toxinele și alte produse pot aduce și beneficii importante. De ex., unul din cele mai

utilizate medicamente, streptomicina, este un antibiotic provenind din bacteriile din sol.

Bibliografie

1. Casarett and Doullʼs Toxicology: the basic science of poisons, (ed. C. D.

Klaassen), McGraw-Hill, 2001, cap. 24 – Toxic effects of solvents and

vapors.

2. E. Hodgson – A textbook of modern toxicology, 3rd edition, Wiley

Interscience, 2004, cap. 5 – Classes of Toxicants: Use Classes