zum Directory-modus

Toxikokinetik - Aufnahme, Verteilung und Speicherung von Fremdstoffen

Speicherung von Fremdstoffen

Toxische Fremdstoffe werden nicht selten in bestimmten Geweben angereichert (Depotbildung). In diesen Speichergeweben erfolgt eine Konzentrierung, ohne dass dort eine toxische Wirkung entfaltet werden muss. Die Zielorgane für diese Stoffe sind oft an einem anderen Ort lokalisiert. Die Bindung der in den Speichergeweben akkumulierten Fremdstoffe ist reversibel, so dass diese im Gleichgewicht mit der freien Fraktion im Blutplasma stehen. Sinkt die Blutplasmakonzentration eines Stoffes infolge von Metabolisierung oder Ausscheidung, wird durch Verschiebung des Gleichgewichtes erneut Substanz aus dem Speicher ins Blut abgegeben. Folge einer Depotbildung ist die Verlängerung der Halbwertszeit eines Stoffes.

Substanzen können in den verschiedensten Organen bzw. Geweben gespeichert sein:

  • Blutplasmaproteine
  • Leber und Nieren
  • Fettgewebe
  • Knochen
Mouse
Abb.1
Alpha-Domäne des menschlichen Metallothionein-3

Das Protein hat vier Cadmium-Ionen gebunden, die bindenden Schwefel-Atome sind größer hervorgehoben (PDB-Code: 2F5H).

Wasserstoff-Atome ausblenden

Wasserstoff-Atome einblenden

Leber und die Nieren können zahllose Fremdstoffe speichern und zählen zu den Organen mit der höchsten Speicherkapazität. Die Mechanismen für die Aufnahme und Speicherung sind häufig noch nicht bekannt. Die Metalle Cadmium und Zink zum Beispiel werden an das Protein Metallothionein gebunden (Molmasse 6500 Da, 30 % Cystein). Aufgrund seiner Struktur ermöglicht Metallothionein die Komplexierung dieser Metalle an Mercapto-Gruppen der Aminosäure Cystein. Dies erklärt auch die hohe Affinität dieses Proteins für seine Liganden: 80 bis 90 % des Cadmiums ist an Metallothionein gebunden. Die Biosynthese des Proteins steigt in Gegenwart des Metalls an, sie ist induzierbar.

Viele Umweltkontaminanten sind sehr lipophil und werden im Fettgewebe gespeichert und lösen sich dort im neutralen Fett, welches zwischen 20 bis 50 % der Körpermasse eines Menschen ausmachen kann. Speicherung im Fettgewebe senkt die Konzentration der Substanz in ihren Zielgeweben und mindert so die toxische Wirkung dort. Bei einem beschleunigten Abbau des Fettgewebes, zum Beispiel infolge einer schweren Erkrankung oder einer Crash-Diät, werden dann erneut die gespeicherten Stoffe freigesetzt und verteilt. Dies kann dann eine toxische Schädigung anderer Organe zur Folge haben.

Verbindungen wie Fluorid, Strontium oder Blei können im Knochen gespeichert werden. Bis zu 90 % des Bleis werden im menschlichen Körper im Knochengewebe gefunden.

Knochen als Stützgewebe bestehen zu etwa 46 % aus anorganischer, zu etwa 22 % aus organischer Substanz und zu etwa 32 % aus Wasser. Das anorganische Knochenmineral besteht vorwiegend aus Calcium und Phosphat in Form von Calcium-Salzen und Kristallen aus Hydroxylapatit mit der ungefähren molekularen Zusammensetzung Ca10(PO4)6(OH)2.

Da die Kristalle sehr klein sind, besitzen sie ein große Oberfläche. Die über die Blutgefäße zugeführten Metalle, wie Blei und Strontium, sowie Fluorid als Nichtmetall können Calcium- und OH-Ionen des Apatits ersetzen. Während Blei die Knochen nicht schädigt, kann eine übermäßige Einlagerung von Fluorid zu Schäden führen (Gelenkversteifung, Fluorose). Der Einbau von Radioisotopen Sr90 oder Ra226 in die Knochenhartsubstanz kann eine Tumorbildung auslösen. Da der Knochen einem steten Umbau durch die Tätigkeiten des Osteoklasten-Osteoblasten-Systems unterliegt (Remodeling), werden Fremdmetalle in geringem Umfang mobilisiert und in das Blut zurückgeführt. Unter pathologischen Umständen eines verstärkten Knochenabbaus (Hyperparathyreoidismus) können diese vermehrt freigesetzt werden.

Seite 11 von 11>