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Toxikodynamik - Grundlagen toxischer Wirkungen

3. Reversible oder irreversible Schäden

Die toxische Wirkung eines Schadstoffs kann reversibel oder irreversibel sein (reversibel von lat revertere "umkehren" oder auch "wiederherstellen"). Gemeint ist damit, dass sich die Folgen der Exposition vollständig rückgängig machen lassen und keine bleibenden Schäden auftreten. Reversibel sind oft Expositionen, bei denen die Konzentration des toxischen Stoffes kurzzeitig sehr hoch war. Wird der toxische Stoff entfernt, kann sich der Organismus wieder vollständig erholen.

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Abb.
Kohlenmonoxid

Ein typisches Beispiel für eine reversible Schadwirkung ist die Vergiftung mit Kohlenmonoxid (CO). Toxische Kohlenmonoxid-Konzentrationen entstehen z.B. bei schwelenden Zimmerbränden. Da CO eine 200-300fach höhere Affinität zum Hämoglobin des Blutes hat als Sauerstoff, wird immer mehr CO transportiert und immer weniger Sauerstoff und im Gewebe abgegeben; Menschen und Tiere ersticken langsam auf zellulärer Ebene. Etwa ab einem Hämoglobin-CO-Gehalt von 40-60 % tritt Bewusstlosigkeit ein, ein Hämoglobin-CO-Gehalt von über 70 % führt in wenigen Minuten zum Tod. Wird der Betroffene schnell genug in eine normale Atemluft gebracht oder mit Sauerstoff beatmet, sind die Folgen der Kohlenmonoxid-Vergiftung in der Regel vollständig behoben.

Irreversible Schäden

Irreversible Schäden treten z.B. auf, wenn Proteine kovalent modifiziert werden und ihre Funktion nicht mehr erfüllen können; die Acetylcholin-Esterase wird z.B. durch bestimmte Organophosphate irreversibel phosphoryliert, was zu unkontrollierten Muskelreaktionen führen kann (u.a. Schwitzen, Erbrechen, Herzrhythmusstörungen). Eine Vergiftung durch die Amanitine aus dem Grünen Knollenblätterpilz (Amanita phalloides) beruht auf der irreversiblen Hemmung der RNA-Polymerase, die für die Synthese von Proteinen und damit den gesamten Zellstoffwechsel absolut benötigt wird.

Auch cancerogene Effekte von Schadstoffen sind praktisch immer irreversibel. Sobald eine Mutation in der DNA nicht gleich vom Reparatursystem der Zelle entdeckt und entfernt wird, kann diese Mutation praktisch nicht mehr rückgängig gemacht werden und führt dann unter Umständen zu einer Krebserkrankung.

Bis heute wurden über 2.000 natürliche oder industriell bedingte Stoffe identifiziert, die in Tierversuchen ein krebserzeugendes Potenzial aufwiesen. Aber nur in den wenigsten Fällen (darunter Tabakrauch, Alkohol, Asbest, Nickel, Benzol und Vinylchlorid) ist eine tatsächliche Krebsentstehung beim Menschen auch nachgewiesen. Aufgrund der langen Latenzzeit bei menschlichen Tumoren und der Vielzahlt der Schadstoffe in der menschlichen Umwelt ist es oft unmöglich, einen Tumor ursächlich auf einen bestimten Schadstoff zurückzuführen. Selbst wenn Tiere und Menschen sich in Bezug auf ihre Physiologie an vielen Stellen unterscheiden, ist jedoch davon auszugehen, dass cancerogene Stoffe bei Menschen und insbesondere Säugetieren relativ ähnlich wirken.

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