Wie tötet Arsen? | Live-Wissenschaft
Arsen wurde vor Jahrhunderten als nahezu geruchloses, geschmackloses Gift in Verruf gebracht, das im Mittelalter und in der Renaissance oft von und gegen die herrschenden Klassen in Europa eingesetzt wurde.
Aber was ist die Geschichte der Arsenvergiftung und wie tötet sie?
Es stellt sich heraus, dass ein lebenswichtiges Element auch eine Rolle dabei spielt, Arsen tödlich zu machen.
Was ist die Geschichte der Arsenvergiftung?
Arsen ist ein natürlich vorkommendes Element, das laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) in der Erdkruste weit verbreitet ist. Agentur für Giftstoffe und Krankheitsregister (öffnet in neuem Tab). Reines Arsen – ein stahlgrauer, spröder Feststoff – wird typischerweise in der Umwelt in Kombination mit anderen Elementen wie Sauerstoff, Chlor, Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff gefunden, was oft zu weißen oder farblosen Pulvern führt, die keinen Geruch oder besonderen Geschmack haben . Daher können Sie normalerweise nicht sagen, ob Arsen in Lebensmitteln, Wasser oder Luft vorhanden ist.
Historisch gesehen war Arsen sowohl als „König der Gifte“ als auch als „Gift der Könige“ bekannt, wegen seiner giftigen Kraft und seiner Popularität unter Herrschern, die laut einer 2011 in der Zeitschrift veröffentlichten Studie ihre Rivalen stillschweigend beseitigen wollten Toxikologische Wissenschaften (öffnet in neuem Tab).
Es gibt viele Geschichten, die den tödlichen Gebrauch von Arsen beschreiben. Zum Beispiel in dem Buch des biomedizinischen Historikers James C. Whorton „Das Jahrhundert des Arsens (öffnet in neuem Tab)“ (Oxford University Press, 2010) erzählte Whorton die Legende des römischen Kaisers Nero, der sich von seinem 13-jährigen Stiefbruder und potenziellen Rivalen Britannicus befreite, indem er Arsen in seine Suppe schüttete.
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Laut dem Bericht von Toxicological Sciences sollen auch mächtige und wohlhabende italienische Familien wie die Medici und die Borgia Arsen verwendet haben, um ihre Rivalen auszurotten. Die Verwendung von Arsen bei Mord war üblich, bis im 18. Jahrhundert chemische Methoden zum Nachweis von Arsenvergiftungen entwickelt wurden, bei denen das Element in Haaren, Urin oder Nägeln gesucht wurde. nach Britannica (öffnet in neuem Tab).
Heutzutage ist eine Arsenvergiftung eher zufällig als absichtlich. Menschen sind Arsen am häufigsten über das Trinkwasser in Gebieten ausgesetzt, in denen der Arsengehalt in gelösten Mineralien von Natur aus hoch ist. gemäß CDC (öffnet in neuem Tab). Andere Quellen einer versehentlichen Arsenexposition sind der Kontakt mit kontaminiertem Boden oder Staub, Holz, das mit Arsenverbindungen konserviert wurde, oder bestimmten Lebensmitteln wie Reis und einigen Fruchtsäften. (Reis nimmt im Vergleich zu anderen Feldfrüchten ungewöhnlich viel Arsen aus dem Boden auf, laut FDA (öffnet in neuem Tab); die Agentur Anmerkungen (öffnet in neuem Tab) dass Arsen in Apfel- und andere Säfte gelangen kann, aufgrund natürlich hoher Arsenkonzentrationen in Boden und Wasser, früherer Verwendung von Pestiziden auf Arsenbasis in den Vereinigten Staaten und aktueller Verwendung solcher Pestizide in anderen Ländern.)
Was macht Arsen giftig?
Die Toxizität von Arsen ergibt sich aus seiner Nähe zu Phosphor auf der Periodensystem. Da Arsen und Phosphor ähnliche Atomstrukturen haben, haben sie ähnliche Eigenschaften. Beide besitzen chemische Schlüssel, die den Zugang zu Zellfunktionen freischalten. Aber während Phosphor lebensnotwendig ist, ist Arsen störend und tödlich, sagte Mark Jones, ein Chemieberater und Mitglied der American Chemical Society, gegenüber WordsSideKick.com.
Die Ähnlichkeit von Arsen mit Phosphor bedeutet, dass „Arsen bei vielen grundlegenden chemischen Reaktionen in der Biologie sehr leicht Phosphor ersetzen und diese stören kann“, sagte Jones. „Das bedeutet, dass Arsen wie ein Breitbandgift gegen Insekten, Unkräuter und so ziemlich jede Lebensform wirken kann.“
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Zum Beispiel hilft Phosphor den Zellen, Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen, das die Hauptenergiequelle in allen bekannten Organismen ist. laut der American Chemical Society (öffnet in neuem Tab). Arsen kann Phosphor bei chemischen Wechselwirkungen nachahmen, bei denen Enzyme Sauerstoff verwenden, um die in der Zuckerglukose gespeicherte Energie freizusetzen und sie in ATP einzufangen. Dies kann dazu führen, dass Arsen die lebenswichtigen chemischen Reaktionen stört, an denen Phosphor beteiligt ist.
„Man kann sich Enzyme und die Chemikalien, auf die sie wirken, als Schlösser und Schlüssel vorstellen“, sagte Jones. „Arsen ist wie ein Schlüssel, der nicht richtig geschnitten ist – wenn er in ein Schloss an einer Tür geht, wird es diese Tür nicht nur nicht aufschließen, es kann sich dort verklemmen und verhindern, dass ein anderer Schlüssel hineinkommt, um diese Tür aufzuschließen Auf diese Weise kann Arsen viele lebenswichtige chemische Wege blockieren.“
Durch das chemische Blockieren von Zellschlössern kann Arsen fast jedes Organ im menschlichen Körper schädigen. Große Dosen können zu Symptomen wie Erbrechen, Durchfall, Dehydrierung, Schock, Herzrhythmusstörungen und multiplem Organversagen führen, was letztendlich zum Tod führen kann CDC (öffnet in neuem Tab). Eine langfristige Exposition gegenüber hohen Arsenwerten im Trinkwasser ist mit Erkrankungen wie Hauterkrankungen, einem erhöhten Risiko für Diabetes, Bluthochdruck und mehreren Krebsarten, einschließlich Lungen- und Hautkrebs, verbunden. die CDC (öffnet in neuem Tab) sagt.
Die individuelle Anfälligkeit für eine Arsenvergiftung ist sehr unterschiedlich; Laut Britannica können manche Menschen Dosen des Elements vertragen, die andere töten würden. In einer 2018 in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Säugetiergenom (öffnet in neuem Tab)berichteten Forscher, dass die Gene, die Ernährung und die Darmmikroben der Menschen ihre Überlebenschancen bei einer Begegnung mit dem tödlichen Toxin beeinflussen können.
Trotz ihres tödlichen Potenzials ist eine Arsenvergiftung behandelbar, wenn sie frühzeitig erkannt wird Agentur für Giftstoffe und Krankheitsregister (öffnet in neuem Tab). Ein Schlüsselarzneimittel ist Dimercaprol, das von britischen Wissenschaftlern während des Zweiten Weltkriegs als Gegenmittel gegen auf Arsen basierende chemische Waffen entwickelt wurde. Das Medikament wirkt, indem es Arsen absorbiert und seine Toxizität neutralisiert. laut der National Library of Medicine (öffnet in neuem Tab).
Obwohl Arsen den Ruf hat, tödlich zu sein, kann es auch helfen, Krankheiten zu heilen. laut der Wellcome Library in England (öffnet in neuem Tab). 1909 entwickelten der deutsche Chemiker und Nobelpreisträger Paul Ehrlich und seine Kollegen eine mit Arsen beladene Verbindung namens Salvarsan, die zur ersten wirksamen Behandlung von Syphilis wurde. nach Angaben des Science History Institute in Philadelphia (öffnet in neuem Tab). Das Prinzip hinter der Wirkungsweise von Salvarsan, bei dem ein Medikament erkrankte Zellen aufspürt und zerstört, fand schließlich Anwendung in der Chemotherapie, berichtete die Wellcome Library.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.