Rad – promieniotwórcza trucizna

Trwa rok Marii Skłodowkiej-Curie oraz Miedzynarodowy Rok Chemii.

 

Z tej okazji opiszę oba pierwiastki odkryte przez Marię S.-C. i jej męża. Jednak postaram pokazać je z trochę innej strony – jako trucizny.

W tym poście opiszę rad. Bohaterem następnego będzie polon.

Rad jest pierwiastkiem promieniotwórczym, odkrytym w 1898 roku. Należy do drugiej grupy głównej pierwiastków, jest lśniącym i miękkim metalem. Tworzy jony dwuwartościowe. Występuje w rudach uranu w postaci tlenku i wodorotlenku.

Istnieją 33 izotopy radu, wszystkie ulegają rozpadowi. Najtrwalszy jest rad 226, jego czas połowicznego trwania wynosi 1599 lat. Podczas rozpadu uwalniane są cząstki alfa, beta oraz promieniowanie gamma. Najsilniejszą energię niesie promieniowanie alfa.

226Ra → 222Rn + 4He

Obecność radu w środowisku naturalnym człowieka jest związana m.in. z kopalinami wchodzącymi w skład betonu oraz węgla.

Po odkryciu radu poszukiwano jego zastosowań. Używano go do leczenia raka w postaci radioaktywnego roztworu wodnego, tworzenia farbki radiofluorescencyjnej, czy okładów na reumatyzm. Niestety rad okazał się silnie trujący.

Radium Girls

Na początku XX wieku, kilka amerykańskich firm produkujących zegarki oferowało tarcze świecące w ciemności. Były one pokryte radioluminoscencyjną farbą sporządzoną z siarczku cynku zmieszanego z solami promieniotwórczego radu-226. Wynalazcą tej mieszanki jest dr von Sochocky, który zmarł w listopadzie 1928 roku na anemię aplastyczną, spowodowaną narażeniem na rad. W gazetach został nazwany ”ofiarą własnego wynalazku”.

Pracowników fabryki – w większości młode kobiety – poinformowano, że farba jest całkowicie bezpieczna, zachęcano nawet do oblizywania końcówek pędzelków, żeby polepszyć precyzję malowania cyferblatu. Młode, nieświadome niczego dziewczyny dla zabawy malowały paznokcie, robiły sobie świecący w ciemności makijaż.

Tragiczne następstwa zatrucia

Już po kilku latach pracownice zaczęły cierpieć objawy zatrucia – wypadające zęby, martwica szczęki i żuchwy, anemia, złamania patologiczne. Później pojawiły się groźniejsze następstwa – nowotwory. Osteosarcoma i nowotwory zatok kostnych. Minęło trochę czasu, zanim zaczęto kojarzyć te choroby z radem w fabryce. A to właśnie ten pierwiastek zniszczył jamę ustną i szczęki przez bezpośredni kontakt, a połknięty został przetransportowany przez jelita i zdeponowany w kościach (rad należy do tej samej grupy co wapń). Tam niszczył promieniowaniem (o wysokiej energii, chociaż małym zasięgu) szpik kostny, wywoływał anemie i nowotworzenie.

Szacowano, że w 6 miesięcy pracy dawka połkniętego radu wynosiła 4 miligramów.

Wystarczyłoby 2 mikrogramy w kościach, aby spowodować śmierć. Na szczęście nie cały pochłonięty rad był wchłaniany

Dawki były tak duże, że groby ofiar zatrucia można było oznaczyć licznikiem Geigera..

Zależność ekspozycji na rad w fabryce i poźniejszych objawów odkrył lekarz Harrison Martland, który pomagał dochodzić swoim pacjentkom praw i odszkodowań za poniesione straty.

Wrażliwość na rad

Rad dostający się do organizmu drogą oddechową jest 10 razy bardziej kancerogenny niż spożyty.

Tolerancja jest sprawą indywidualną, zależy od koncentracji depozytu, rodzaju tkanki,organu, gdzie został zgromadzony rad, jednostkowej wrażliwości tkanek i ogólnego stanu pacjenta.

Wykrywanie i leczenie

Rad wykrywa się w badaniu moczu oraz przez badanie gazu wydechowego na obecność radonu – produktu rozpadu.

Rad we krwi można usunąć za pomocą chelatowania, jeśli jednak rad przedostanie się do kości i zębów, pozostaje leczenie objawowe.

W latach 20-30 próbowano przyspieszać eliminację radu z organizmu za pomocą dawek parathormonu (per analogiam do wapnia). Mimo rzeczywistego zwiększania wydalania radu, stan pacjentów był dalej poważny.

Bibliografia

• http://radiology.rsna.org/content/39/1/39.extract
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1558329/pdf/amjphnation00934-0003b.pdf?tool=pmcentrez
• Ilana Lowy, INSERM, Paris Claudia Clark, Radium girls: women and industrial health reform, 1910-1935, Chapel Hill and London, University of North Carolina Press, 1997, pp. xii, 289
• en.wikipedia.org, pl.wikipedia.org

Rycyna

Bohaterem dzisiejszego posta jest rącznik pospolity, a właściwie to, co ta roślinka produkuje. W jej nasionach znajduje się rycyna – najsilniej działająca ze znanych fitotoksyn., która użyczyła nazwy dla mojego bloga. W Polsce rącznik nie rośnie w stanie dzikim, ale niektórzy hodują sobie ten krzew w ogródku, gdzie dorasta do 2 metrów i jesienią daje kolczaste, podobne do kasztanów owoce. W środku znajdują się trujące nasiona.

Rącznik pospolity – owoce

Nasiona rącznika pospolitego

Oczywiście znany wszystkim olej rycynowy jest całkowicie bezpieczny (ewentualnie może wywołać nieprzyjemne przeczyszczenie, nie wolno go także stosować w ciąży) Olej z nasion rącznika wytłaczany jest na zimno, a potem wygotowywany z wodą, co zapewnia rozkład trucizny.

Pozajelitowa dawka śmiertelna to jedna dziesiąta mikrograma na kilogram masy ciała (0,0001mg/kg m.c.) Na szczęście dla tych, którzy zjedli nasiona (wyglądają jak kolorowa fasolka) trucizna wchłania się tylko częściowo, a jeśli nieprzerwana zostanie okrywa nasienna to najczęściej w ogóle jest nieszkodliwa. Lecz gdy tylko rozgryzie się „fasolkę” wywołuje poważne zatrucie. Objawy to pieczenie w jamie ustnej, zapalenie żołądka i jelit, wymioty, kolki, krwawa biegunka, obrzęk wątroby i nerek. Następuje trwałe uszkodzenie narządów miąższowych oraz obrzęk płuc. Oprócz tego nasionka wywołują reakcje alergiczne – kontakt może spowodować wachlarz objawów od kataru przez atak astmy do wstrząsu anafilaktycznego. Zjedzenie nawet jednego nasionka może wywołać zatrucie. Już kilka nasion to dawka śmiertelna dla dzieci, a dla dorosłych to około 20 nasion

Jak działa rycyna?

Rycyna należy do białek inaktywujących rybosomy, czyli rybotoksyn. Składa się z dwóch łańcuchów A i B połączonych wiązaniem disiarczkowym. Po dostaniu się do organizmu łańcuch B przyłącza się do galaktozy powierzchni błony komórkowej, co ułatwia penetrację do komórki toksycznego łańcucha A, który wnika dzięki mediowanej endocytozie. Następnie wędruje przez aparat Golgiego i dzięki ponownemu przyłączeniu się podjednostki B do galaktozy (w białku kalretikulina) podjednostka A przechodzi do siateczki śródplazmatycznej. Stamtąd droga już jest prosta – cząsteczka przechodzi przez translokon Sec61 i dostaje się do cytozolu. Następnie łańcuch A odrywa adeninę w podjednostce 28S rRNA. Szacuje się, że jedna cząsteczka rycyny może zahamować działanie około 50 tys. rybosomów. To pozornie drobne zniszczenie uniemożliwia translację białka i w efekcie paraliżuje komórkę. Jakby tego było mało ta depurynacja początkuje kaskadę fosforylacji prowadzącą do uruchomienia nadrodziny Kinaz Aktywowanych Mitogenem (Mitogen-Activated Protein Kinase – MAPK), które powodują uruchomienie prozapalnych genów. To skutkuje gwałtownym stanem zapalnym.

Rycyna a bioterroryzm

USA we współpracy z UK stworzyły bombę rozpylającą rycynę. Na szczęście, choć testowana, nigdy nie została użyta w walce. Po raz pierwszy w celach bioterrorystycznych rycyna została użyta w morderstwie bułgarskiego dysydenta Georija Markowa, którego ciało przebiła 1,5 mm platynowa kulka zawierająca rycynę. Z powodu potencjalnego użycia w celach terrorystycznych oraz łatwości w rozprzestrzenianiu trucizny (przez rozpylenie) substancja ta została przydzielona do kategorii B przez United States National Institute of Allergy and Infectious Diseases.  Dodatkową „zaletą” rycyny jest  łatwość produkcji masowej i niski koszt, nawet dla słabo rozwiniętych  technologii.

Wykrywanie

Analityczne oznaczanie rycyny opiera się na wykrywaniu produktu hydrolizy rycyny, którą jest rycinina

Leczenie

Niestety nie ma odtrutki na rycynę, leczenie polega na obserwacji chorego i uśmierzaniu objawów, oraz leczeniu ewentualnych niewydolności wątroby i nerek.  Zabiegi sztucznego usuwania trucizny są nieskuteczne.  Pocieszeniem może być to, że trwają prace nad uzyskaniem przeciwciał przeciwko podjednostkom rycyny.

Źródła

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1854946/?tool=pmcentrez
• Zarys toksykologii klinicznej pod red. Janusza Pacha WUJ Kraków 2009
• Toksykologia pod red. Witolda Seńczuka PZWL Warszawa 2002
•  Zdjęcia ze strony arkive.org oraz sciencephoto.com

Początek początków

Witam na moim blogu dotyczącym toksykologii. Umieszczane tu wpisy dotyczyć będą toksykologii teoretycznej (to znaczy nauki o tym, co może teoretycznie nas zatruć, zabić lub uszkodzić) oraz toksykologii praktycznej (stosowanej), czyli m.in. jak bronić się przed truciznami i jak rozpoznać zatrucie. Będzie też kilka słów o sposobach leczenia i odtrutkach.

Serdecznie zapraszam do odwiedzania! 🙂