DGUV Information 213-026 - Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einf...

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Abschnitt 9.2, Schicksal von Schadstoffen im Organismus
Abschnitt 9.2
Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einführung für Studierende (bisher: BGI/GUV-I 8553)
Titel: Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einführung für Studierende (bisher: BGI/GUV-I 8553)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 213-026
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 9.2 – Schicksal von Schadstoffen im Organismus

Für die Einschätzung der toxischen Wirkung einer Verbindung, die in den meisten Fällen von der Konzentration des Stoffes am Wirkort abhängt, muss man das Schicksal des Schadstoffes im Organismus kennen.

Die Wechselwirkung zwischen Giftstoff und Organismus lässt sich in folgende Abschnitte einteilen:

  1. Exposition und Aufnahme,

  2. Verteilung im Organismus,

  3. Umsetzung der aufgenommenen Verbindung im Stoffwechsel (Metabolismus) und

  4. Elimination des Stoffes.

9.2.1
Exposition und Aufnahmewege

Als Faustregel gilt, dass die Gesundheitsschädigung durch das Produkt aus Toxizität und aufgenommener Dosis bestimmt wird. Die Aufnahme kann

  1. inhalativ über Lunge (Atemgifte),

  2. oral über den Magen-Darmtrakt oder

  3. dermal über die Haut und die Schleimhäute

erfolgen.

Inhalation ist die wichtigste Einwirkungsform, durch die toxische Stoffe in den Körper gelangen können. Die orale Inkorporation und die Resorption über die Haut lassen sich leichter vermeiden.

9.2.2
Verteilung im Organismus

Von den lokalen Wirkungen, die am Ort der Einwirkung entstehen, unterscheidet man die resorptiven Wirkungen, die darauf beruhen, dass die Substanzen mit dem Blutkreislauf im Körper verteilt werden und zu den betroffenen Organen gelangen.

Die lokalen Wirkungen wie z.B. Verätzen der Haut oder Schleimhäute mit Säuren oder Laugen sind, sobald sie zur Zellzerstörung geführt haben, nicht mehr reversibel. Dagegen sind die resorptiven Wirkungen meistens reversibel, wenn rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Aus dem Blut werden Stoffe durch verschiedene Mechanismen in die Organe aufgenommen. Ungeladene Moleküle können durch die Zellmembranen diffundieren, andere Moleküle benutzen physiologische Carrier (Träger).

Chlorierte Kohlenwasserstoffe, die eine narkotische Wirkung haben, gelangen durch Diffusion in das Gehirn.

Hohe Lipidlöslichkeit erhöht die Aufnahme und vermindert die Elimination aus dem lipidreichen Gewebe.

Dagegen ist die Akkumulation von Quecksilber ein stoffwechselabhängiger Transport.

Leber und Niere haben eine große Kapazität, toxische Stoffe zu akkumulieren. Sie sind auch die wichtigsten Organe für die Umwandlung und Ausscheidung der Verbindungen.

9.2.3
Metabolismus

Die meisten organischen Verbindungen werden nicht unverändert ausgeschieden. Durch den Angriff zellulärer Enzyme werden sie chemisch verändert. In der Leber können resorbierte Chemikalien, Pharmaka und Schadstoffe oxidiert, hydrolysiert, reduziert und mit Schwefelsäure oder Glucuronsäure konjugiert werden. Das Ergebnis der Stoffwechselreaktionen sind im Allgemeinen Verbindungen, die leichter ausgeschieden werden können (Entgiftung).

Die metabolische Umwandlung kann jedoch auch zu toxischeren Verbindungen als den Ausgangsstoffen führen. Man nennt dies im Gegensatz zur Entgiftung körpereigene Giftung. So wird z.B. Anilin zu Phenylhydroxylamin oxidiert, bei dessen weiterer Umsetzung zu Nitrosobenzol Methämoglobin gebildet wird.

Schwefelkohlenstoff reagiert mit Aminogruppen in Peptiden zu Dithiocarbamat-Verbindungen, die metallkomplexierend wirken und u.a. den Spurenelementhaushalt stören.

Aus Tetrachlorkohlenstoff entstehen reaktive freie Radikale, die wenigstens zum Teil für den leberschädigenden Effekt verantwortlich sind.

Der Abbau von Methanol verläuft über die Bildung von Formaldehyd zur Ameisensäure, die schließlich zur Erblindung führt.

Das Insektizid Parathion (E 605) wird in seiner Wirkung als Hemmstoff der Acetylcholinesterase durch Oxidation zu Paraoxon verstärkt.

9.2.4
Elimination

Unter Elimination versteht man die Entfernung des Giftes aus dem Körper durch Metabolismus, Speicherung in Form indifferenter Verbindungen und Ausscheidung. Die Hauptwege für die Ausscheidung sind Ausatmung, Urin und Faeces.

Allgemein kann man sagen, dass alle Stoffe, die als Gas oder Dampf eingeatmet werden, durch Ausatmen abgegeben werden können. Die meisten anderen toxischen Chemikalien und ihre Metaboliten werden durch Urin oder die Faeces ausgeschieden.

Für die Ausscheidung über den Darm ist die Leber die wichtigste Quelle. Die Ausscheidung über die Niere hängt ab von der Filtrationsfähigkeit des Stoffes und den Möglichkeiten der tubulären Zellen, den Stoff zu akkumulieren oder zu sezernieren.

Komplexbildner können die Ausscheidung erhöhen, wenn sie mit den Proteinen um die Bindung des Stoffes konkurrieren. So kann die Ausscheidung von Schwermetallen durch Gabe von Komplexbildnern erhöht werden, wie z.B. die Ausscheidung von anorganischem Quecksilber durch BAL (2,3-Dimercapto-1-propanol) oder Blei durch EDTA (Ethylendiamintetraacetat).

Die schematische Darstellung des Schicksals eines Schadstoffes im Metabolismus gibt einen Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten einer Vergiftung und Entgiftung bei Eindringen einer toxischen, hydrophoben Verbindung in den Organismus (siehe Bild 20).

Bild 20