ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧНОСТІ
Отруйні речовини з давніх часів привертали до себе особливу увагу. З ними пов'язана безліч легенд і переказів. Так, білий миш'як (As203) протягом бага¬тьох століть мав славу «порошку для спадкоємців», а у Венеції при дворі дожів тримали фахівців-отруйників. Агата Крісті у своїх детективах часто труїла ге¬роїв миш'яком. Разом із тим давно відомо, що сполуки, отруйні у великих дозах, можуть бути цілющими в малих, про що говорив ще в першій половині XVI ст. Парацельс. Наприклад, традиційне знаряддя убивць — арсен оксид в невеликих дозах (до 5 мг) корисний: його призначають усередину як загаль-нозміцнювальний й тонізуючий засіб. Недарма алхімічний символ Арсену — змія — зображений на гербі медицини.
Для характеристики токсичності тієї або іншої сполуки найчастіше викори¬стовують поняття летальної дози — LD50, що викликає загибель 50 % піддослі¬дних тварин. Як правило, дозу вимірюють масою отрути, що припадає на 1 кг маси тварини. Однак використання поняття летальної дози має свої обмежен¬ня. По-перше, величину LD50, визначену, наприклад, для мишей, дуже рідко можна переносити на інших тварин. Отруйність нікотину для людини приблиз¬но така ж, як і ціаністого калію (50—100 мг або 1—2 краплі), тоді як кози й козулі взагалі мало сприйнятливі до нікотину. По-друге, експериментально виз¬начена, скажімо, на мишах, доза LD50 залежить від того, введена отрута підшкірно, внутрівенно, внутрім'язово або перорально (через харчовий тракт). Нарешті, навіть нелетальна доза може призвести до серйозного ураження того або іншого органа, особливо в довгостроковій перспективі, і викликати загибель організму. Проте величину LD50 широко використовують на практиці, у тому числі для порівняння токсичності різних класів хімічних сполук.
БІЛКОВІ ТОКСИНИ
Найбільш отруйні з відомих речовин — це високомолекулярні білкові спо¬луки, які виробляються бактеріями. Чемпіон серед токсинів (так називають білкові отрути рослинного й тваринного походження) — ботулінічний ток¬син: для нього LD50 = 0,00003 мкг/кг, тобто для загибелі організму його потрі¬бно приблизно в 300 млн разів менше, ніж ціаністого калію. Ботулін — білок із молекулярною масою 150 000, який виробляється бактеріями, що розмно¬жуються в зіпсованих продуктах харчування (ковбаса, консерви) за відсутніс¬тю кисню. Смерть настає через параліч дихальної мускулатури. Цей токсин не
переносить підвищених температур і руйнується при кулінарній обробці, тому отруєння ним трапляються рідко.
З токсином стовбняка (продукт відповідної бактерії) — другою за отруйні¬стю сполукою (LD,,, = 0,0001 мкг/кг) — знайомий практично кожен: його (але в трохи зміненому вигляді) уводять під час щеплень. Третє місце за токсичністю (LDM = 0,019 мкг/кг) займає бета-бунгаротоксин, що виробляється в отруйній залозі змії бунгарос (вона мешкає в Південній Азії). Майже дорівнює йому за отруйністю токсин — продукт дифтерійних бактерій, для нього LDM = 0,24 мкг/ кг. Для порівняння: величина LDOT для токсину скорпіона дорівнює 9 мкг/кг, для токсину гримучої змії — 50 мкг/кг, для токсину очкової змії — 75 мкг/кг, а смертельна для людини доза отрути кобри складає 200 мкг/кг.
НЕБІЛКОВІ ТОКСИНИ
З небілкових токсинів найбільш отруйні виділені з морських організмів. їхня молекулярна маса значно менша: так, у палітоксину вона дорівнює 2679, a LD50 = 0,45 мкг/кг. Джерело палітоксину — шестипроменеві корали зоонтарії. Не ви¬ключено, що насправді токсин продукується вірусом, який знаходиться в симбі¬озі з коралами. Ще більш отруйний майтотоксин (LD50 = 0,05 мкг/ кг) і сигуатоксин (LD50 = 0,35 мкг/кг), виділені з одноклітинних джгутикових (динофлагеляти), що знайдені в деяких видах планктону. При розмноженні динофлагелят у воді накопичуються речовини, що забарвлюють її в іржаво-червоний колір; це явище відоме з найдавніших часів і одержало назву «червоного прили¬ву». Воно супроводжується масовою загибеллю риб й інших морських організмів, а також масовими отруєннями людей, що вживають у їжу морепродукти (отрута накопичуються в рибах і молюсках). Сигуатоксин виділений з нутрощів багатьох риб, наприклад мурени й макрелі.
ТВАРИННІ ОТРУТИ
Один із найвідоміших видів тваринних отрут (зоотоксинів) — тетродотоксин. Він міститься в шкірі й яйцях деяких жаб, у яйцях каліфорнійського тритона, у слинних залозах восьминога. Але найбільшу популярність йому принесла риба фугу, отрута міститься в яєчниках і печінці. Фугу — улюблені ласощі японців, од¬нак готувати її дозволено лише кухарям, що мають спеціальну ліцензію, оскіль¬ки навіть двогодинне кип'ятіння отруту не руйнує. Для тетродотоксину LD;o = 10 мкг/кг, тобто одного міліграма цієї отрути досить, щоб убити людину. Тет¬родотоксин належить до нейротропних отрут, що блокують проникність мемб¬ран нейронів вегетативної нервової системи для іонів натрію, що практично мит-тєво перериває нервовий імпульс. На основі тетродотоксину виготовляють зне¬болюючі препарати.
РОСЛИННІ ОТРУТИ
З отрут рослинного походження (фітотоксини) найдужчий — глікопротеїн рицин (LDS0 = 0,1 мг/кг), основний токсичний компонент бобів рицини. Білкова частина рицину складається з 560 амінокислотних залишків, полісахаридна складає близько 20 % молекулярної маси, що дорівнює 62 400. В організмі рицин викликає структурну перебудову клітинних мембран і пору¬шує внутрішньоклітинний синтез білків. При потраплянні крапельок рицину в легені його токсичність приблизно така ж, як у нервово-паралітичного газу зарину: у деяких країнах вивчали способи застосування рицину у вигляді аеро¬золю під час воєнних дій.
Дві добре відомі рослинні отрути — нікотин (LD50 = 0,3 мг/кг) і стрихнін (LD50 = 0,75 мг/кг), що міститься в блювотних горішках (насіння Strychnos nux vomica), — належать до алкалоїдів. Регулярне вдихання тютюнового диму викликає повільне, але невідворотне руйнування органів людини. Шкідливість паління особливо доводить той факт, що дорослу людину може вбити ін'єкцією нікотину, виділеного з однієї сигари.
У медицині широко застосовують алкалоїд атропін. Він міститься в бела¬доні, блекоті, дурмані й інших рослинах сімейства пасльонових. Хоча атропін не такий токсичний, як багато інших алкалоїдів (для нього LDM = 400 000 мкг/кг), саме ця отрута — найчастіша причина отруєння в середніх широтах. Маленькі діти вважають солодкі чорні ягоди беладони вишневими й можуть отруїтися насмерть, з'ївши всього три-чотири.
ОТРУТИ, ЩО МІСТЯТЬСЯ В ГРИБАХ
Відносно просту будову мають отрути, що містяться у вищих грибах. З них одна із найбільш токсичних — мускарин, що міститься у мухоморі червоному (Amanita muscana) й інших грибах. Вже в дозах 0,001 мкг/кг мускарин знижує амплітуду й частоту серцевих скорочень, у великих дозах викликає спазми м'язів, судороги, слинотечу. Для людини при прийомі усередину LD50 = 0,7 мг/кг.
Значно складніше влаштована молекула біциклічного октапептиду альфа-аманітину, що міститься в блідій поганці. І якщо червоний мухомор навряд чи сплутаєш з іншими грибами, то бліда поганка дуже схожа на деякі їстівні гри¬би — печериці, поплавці та ін. Тому отруєння цим грибом складає 90 % усіх грибних отруєнь. Для людини смертельна доза аманітину дорівнює 5—7 мг. Якщо згадати, що в одному грибі в середньому міститься 8 мг аманітину, ста¬не зрозумілим англійська назва блідої поганки — death сир, тобто чаша смерті. Ознаки отруєння — біль у животі, постійна блювота, понос із кров'ю. Ціка¬во, що для лікування використовують підшкірні ін'єкції іншої отрути — ат¬ропіну.
У продуктах життєдіяльності мікроскопічних (цвілевих) грибів містяться дуже отруйні мікотоксини (від грецьк. mykes— гриб). Найбільш токсичні з них -- пенітрем (LDS0 = 1 мг/кг), виділений із цвілі Репісіllит crustocum, й афлатоксин В, (LD50 = 1,7 мг/кг). При вживанні коровами кормів, забрудне-них афлатоксином Вр високотоксична отрута (у трохи зміненій формі) виді-ляється з молоком. Усього відомо більше 15 різних афлатоксинів — основ-них забруднювачів харчових продуктів. Афлатоксин В1 виявився наймогутнішим із відомих печіночних канцерогенів, його дія виявляється вже при дозах 0,01 мг/кг. У ряді країн Азії й Африки виявлена пряма кореляція (зв'язок) між частотою захворюваності раком печінки й вмістом афлатоксинів у їжі. Дета¬льне вивчення мікотоксинів почалося після масового отруєння в Англії інди¬чок, викликаного цвіллю в арахісі, яким годували птахів. Виявилося, що у цвілі містився афлатоксин В1. Цей самий мікотоксин призвів до таємничої смерті археологів після розкриття піраміди Тутанхамона (так зване «прокляття фараонів»). На щастя, ймовірність з'їдання великої кількості мікотоксинів не¬велика завдяки нашій інстинктивній відразі до цвілі й неприємного запаху уражених нею продуктів.
СИНИЛЬНА КИСЛОТА Й ЦІАНІСТИЙ КАЛІЙ
Мабуть, найвідоміша отрута — синильна кислота та її калієва сіль (ціаністий калій). Для цих сполук LD50 = 10 мг/кг, що майже в мільярд разів більше, ніж у ботулінічного токсину. Синильна кислота при потраплянні в організм зв'язується з ферментом цитохромоксидазою і блокує клітинне дихання. Ця сполука може бути причиною отруєнь при горінні полімерів (утворюється при термічному розкла¬данні нейлону і поліуретанів), при вживанні в їжу ядер абрикосових кісточок: у них ціанід знаходиться у зв'язаному стані у вигляді амігдаліну, смертельна доза скла¬дає 1 г. Ця кількість амігдаліну міститься в 100 г абрикосових ядер. Ще менш отруй¬ний «білий миш'як» (As203), для якого LD50 = 15,1 мг/кг.
Якщо порівняти токсичність різних сполук (в одиницях моль/кг) від їхньої молекулярної маси, то виявиться, що існує пряма залежність: чим більша маса молекули, тим токсичнішою є сполука. Однак із цього не виходить, що можна отруїтися поліетиленом.