Toksīns

Toksīns (sengrieķu: τοξικός (toxikos) — indīgs) ir bioloģiskas izcelsmes inde. Mācību par indēm sauc par toksikoloģiju.

Toksīni ir substances, ko producē dzīvas šūnas vai organismi. Toksīni ir bakteriālas, augu vai dzīvnieku izcelsmes vielas, kam ir spēja apspiest fizioloģiskās funkcijas, kas izraisa cilvēka vai dzīvnieku saslimšanas vai bojāeju. Pēc ķīmiskā sastāva toksīni parasti ir olbaltumvielas vai polipeptīdi. Atšķirībā no citām organiskām vai neorganiskām indīgām vielām, toksīnam iekļūstot ķermenī, tajā sāk veidoties antivielas. Toksīni ietilpst čūsku, skorpionu, zirnekļu u.c. dzīvnieku un augu indes sastāvā. Toksīnus producē dažādi mikroorganismi - sēnes (mikotoksīni), baktērijas, vīrusi, parazīti, aļģes, augi. Bioloģiskas izcelsmes toksīnus izmanto arī kā bioloģiskos ieročus.

Vēsture

Pirmais terminu toksīns izmantoja ķīmiķis Ludvigs Briegers (Ludwig Brieger (1849—1919)). Baktēriju toksīnus pirmie atklāja franču zinātnieks E. Rū un šveiciešu zinātnieks A. Jersens 1888. gadā, kas ieguva difterijas nūjiņu toksīnu. Ar šo atklājumu zinātnieki radīja priekšnosacījumus toksīnu pretindes izveidošanai. 1890. gadā vācu bakteriologs E. Berings veiksmīgi pielietoja antivielas (antitoksīnus), viņš noteica, ka dzīvnieku, kas imunizēti ar subletālām toksīnu devām, asins serumam ir terapeitiskas un profilaktiskas īpašības toksikožu ārstēšanā. Vēlāk, 1924. gadā, franču zinātnieks G. Ramons piedāvāja apstrādāt toksīnus ar formalīnu, rezultātā izveidojās netoksisks anatoksīns, kas ievadīts organismā veido organisma izturību jeb imunitāti pret atbilstošo toksīnu. 20. gadsimta 50. gadu beigās, attīstoties ķīmijas zinātnei, radās iespēja attīrīt toksīnus, precīzi tos identificēt un modificēt.

Iedalījums

Toksīnus iedala atkarībā no to izcelsmes. Baktēriju izdalītos toksīnus iedala eksotoksīnos un endotoksīnos. Viens no pazīstamākajiem baktēriju producētajiem toksīniem ir botulīns.

Sēņu izdalītie toksīni ir mikotoksīni. Tos visbiežāk satur pārtika.

Augu toksīni

Astragalus glycyphyllos

Augu toksīni jeb fitotoksīni ir augu sekundārā metabolisma blakusprodukti. Fitotoksīnus iedala alkaloīdos, terpēnos, fenolu savienojumos u.c.

Augus, kas izdala toksīnus, iedala divās lielās grupās. Pirmajā grupā ietilpst augi, kas nemainīgi satur toksīnus. Otrajā grupā ietilpst augi, kas satur vai izdala toksīnus tikai noteiktos, specifiskos apstākļos (ja aug specifiskās augtenēs, nepareizi uzglabājot šo augu produktus, sēņu un baktēriju ietekmē). Piemēram, daudzas astragāles (Astragalus L) kļūst toksiskas, tikai augot augsnēs ar paaugstinātu selēna saturu. Indīgais alkaloīds solanīns veidojas tikai saulē sazaļojušos bumbuļos. Mūsdienās par indīgiem pieņemts uzskatīt tos augus, kas izdala tādus toksīnus, kas pat nelielās devās spēj izsaukt cilvēka vai dzīvnieka nāvi vai ietekmē organismu. Adenium obesum Zināms arī kā Sabi zvaigzne, Kudu vai Tuksneša roze. Ļoti toksisks augs, tā sulu akie un hadza ciltis Tanzānijā un citās Āfrikas ciltīs izmanto bultu galu ieziešanai. Populārs istabas augs.

Adenium obesum

Augu toksīnus izmanto medicīnā, piemēram, uzpirkstītes toksīnus izmanto sirdsdarbības uzlabošanai, arī tradicionālajā medicīnā. Atsevišķu uzpirkstīšu sugu sulu izmanto bultu ieziešanai, jo tā var būt nāvējoša.

Indīgās augu daļas

Augu toksīni var koncentrēties visās auga daļās, vai lokalizēties specifiskās vietās. Piemēram, daudziem rožu dzimtas (Rosaceae) dzimtas augiem dīgļlapas satur amigdalīnu, kas pieder cianoglikozīdu grupai, un piedod dīgļlapām rūgtu garšu, dīgsti ar lielāku amigdalīna saturu ir konkurētspējīgāki. Atsevišķu augu daļu toksiskumu ietekmē gadalaiks jeb sezona. Katrai auga daļai ir sava funkcija auga dzīvē. Auga apakšzemes orgāni visbiežāk uzkrāj rezerves barības vielas, tāpēc tajos visvairāk aktīvo vielu ir rudenī un ziemā. Virszemes augu daļās parasti vislielākais aktīvo vielu saturs ir īsi pirms ziedu plaukšanas. Citiem augiem visindīgākie ir nenogatavojušies augļi un sēklas (magones, sinepes, naktene). Tomēr vairumam indīgo augu vistoksiskākās ir sēklas pēc to nogatavošanās.

Augu toksīnu iedarbība

Viena un tā paša auga toksīni dažādi iedarbojas uz atšķirīgām dzīvnieku grupām. Piemēram, beladonna (vilkogas) un velnāboli ir stipri toksiski cilvēkam, toties grauzējiem, suņveidīgajiem, vistām, putniem, Kolorādo vabolēm ir pilnīgi nekaitīgs, tomēr izsauc pīļu un cāļu saindēšanos. Jutīgums pret opiju zirgiem un suņiem ir 10x mazāks, nekā cilvēkam, vardes ir pat 1000x mazāk jutīgas. Daudzi augu toksīni ir toksiski tikai kukaiņiem, jo kukaiņi ir vislielākā dzīvo organismu grupa, kas spēj bojāt augus.

Izmantošana medicīnā

Nevar atdalīt indīgos augus no ārstniecības augiem. Liela daļa indīgo augu toksīni nelielās devās ir ārstnieciski, bet, pārsniedzot šīs devas, kļūst toksiski. Uzpirkstītes, maijpuķītes, delfīnijas un daudzi citi augi plaši tiek izmantoti medicīnā dažādiem mērķiem. Ap 80% indīgo un ārstniecības augu medicīnā tiek izmantoti sirds un asinsvadu slimību ārstēšanai. Lai izmantotu augus medicīnā, tie labi jāpazīst un jāpārzina to iedarbība.

Palīdzība saindējoties

Ja gadījies saindēties ar augiem, vispirms jāvēršas pēc kvalificētas medicīniskās palīdzības. Jāatbrīvojas no kuņģa un zarnu trakta satura, izsaucot vemšanu, vai lietojot caurejas līdzekļus. Noteikti jānosaka saindēšanās cēlonis, pēc zarnu trakta izdalījumiem, vai auga daļām, lai varētu uzsākt terapiju ar specifiskiem antitoksīniem.

Dzīvnieku toksīni

Odze (Vipera berus)

Dzīvnieki arī var saturēt un producēt toksīnus. Tie visbiežāk tiek izmantoti pašaizsardzībai.Parasti indīgās vielas rodas speciālos dziedzeros, kas saistīti ar attiecīgi veidotiem indes zobiem (čūskām), dzeloņiem (kukaiņiem) vai atverēm ādā (krupjiem). Dažreiz indi satur ķermeņa audi vai orgāni (dažām zivīm dzimumdziedzeri, vēderplēve). Indīgi var būt: infuzorijas, hidras, medūzas, zirnekļi, skorpioni, ērces, kukaiņi, zivis, abinieki, čūskas.

Pazīstamākie indīgie dzīvnieki ir čūskas. Tām ir 2 gari indes zobi augšžoklī, caur kuriem pa kanālu vai rievu kodiena laikā inde no indes dziedzera ieplūst brūcē. Kodumi bieži vien ir nāvējoši. Daudz indīgo čūsku ir tropu un subtropu zemēs. Latvijā sastopama tikai 1 suga — odze (Vipera berus).

Indes dziedzeri mēdz būt dažām kukaiņu — plēvspārņu sugām: bitēm, lapsenēm, sirseņiem. Dzēlējierīce — pārveidots dējeklis. Par indīgiem dažreiz tiek uzskatīti arī daudzi asinssūcēji kukaiņi — utis, blaktis, blusas, odi, knišļi, dunduri, pēc kuru dzēliena izveidojas alerģiskas parādības: tūskas, izsitumi, nieze, paaugstināta temperatūra u.tml.

Čūsku indi un bišu indi plaši izmanto medicīnā.

Toksīnu izmantošana bioloģisko ieroču izgatavošanā

Toksīni sāka piesaistīt militāristu interesi jau 20. gadsimta sākumā. Tajā laikā gan bija grūti saražot pietiekami daudz toksīnu, kas interesi mazināja. Daudzi no toksīniem tajā laikā bija jutīgi pret karstumu un gaismu, kuru dēļ tie bija nestabili un izmantošanai neparocīgi un neērti. ASV pārtrauca savu toksīnu programmu 20. gadsimta 60. gados un iznīcināja jau uzkrātās rezerves, piemēram, botulīna toksīnu. 20. gadsimta 70. gados strauji attīstījās gēnu tehnoloģija kopā ar biotehnoloģiju, kas ļāva saražot stabilus toksīnus, arī sintētiski lielos daudzumos, un atkal radās toksīnu, kā ķīmisko ieroču draudi. Gēnu tehnoloģiju varēja izmantot, lai modificētu toksīnus, tādējādi gala produkts varēja iegūt jaunas īpašības un, piemēram, kļūt mazāk jutīgs pret saules gaismu.