Co je kyanid draselný a jak působí na lidský organismus. Otrava kyanidem draselným a smrtelná dávka jedu

V období starověkého Egypta bylo božstvo Anubis s hlavou šakala a tělem muže, patronem nekropolí, také uctívané jako strážce jedů a léků. Mimochodem, byl to právě on, kdo se podílel na pohřbu boha Osirise, který se později stal králem podsvětí. Anubis zabalil tělo božstva do látek, které byly napuštěny speciálním složením. Tak se díky vlastnostem různých látek objevila první mumie.

Ve starověkém Řecku a Římě byly jedy často používány k likvidaci soupeřů a dokonce jako nástroj spravedlnosti. Například toxické vlastnosti vytrvalé rostliny akonitu (latinsky Aconítum), obsahujícího alkaloid akonitin, byly využívány k zabíjení zločinců odsouzených k smrti. Kromě toho své dny zakončil požitím rostlinného jedu také známý starověký řecký filozof Sokrates.

Jinými slovy, vlastnosti různých látek jsou lidstvu známy již od dob starověkého Egypta a starověku. Z objektivních důvodů se lidé samozřejmě snaží vyhýbat všemu, co obsahuje hrozné slovo „jed“. Ale díky moderní technice se smrtelné látky v dnešní době mohou stát i lékem na řadu vážných nemocí. Ale nejdřív.

Nebezpečné vazby

Jedy jsou látky, které při požití v určitých dávkách vzhledem k tělesné hmotnosti mohou způsobit intoxikaci nebo smrt. Všechny jsou schopny pronikat do lidského těla nejrůznějšími způsoby.

Jednou z nejčastějších možností je ústní podání. Například nikotin, fenol a kyanid se vstřebávají ústní sliznicí a v gastrointestinálním traktu. V plynném stavu se nebezpečné látky (formaldehyd, sirovodík a další) dostávají do krevního oběhu vdechováním – horními cestami dýchacími. Při kontaktu s kůží se do těla mohou dostat například soli rtuti a thalia.

Podle původu se všechny jedy široce dělí na organické a anorganické. Organické jedy zahrnují všechny jedy produkované bakteriemi (bakteriotoxiny) a plísněmi (mykotoxiny), které vylučují rostliny (fytotoxiny) a zvířata. Jedná se o toxické látky bílkovinné povahy.

Anorganické jedy zahrnují různé chemické sloučeniny ve formě solí kovů, zásad, kyselin a také jejich derivátů. Jedním z nejvýraznějších příkladů takových nebezpečných chemických vazeb je kyanid draselný.

Významným rozdílem mezi proteinovými toxiny a anorganickými jedy je schopnost prvních vykazovat antigenní vlastnosti. Jinými slovy, když se dostanou do lidského těla, vytvoří si vůči nim imunitu.

Tuto skutečnost jasně dokládá historie vládce Pontského království Mithridata VI. (117–63 př. n. l.), který od dětství přivykal tělo na tehdy známé jedy a postupně zvyšoval dávky. A když se rozhodl spáchat sebevraždu, musel použít meč, protože jedy byly bezmocné. Zda tomu tak skutečně je, není jasné, ale v toxikologii se takové imunitě, vyvinuté systematickým přijímáním jedů v malých dávkách, dodnes říká „mitridatismus“.

Navíc anorganické jedy – známé moderní vědě – mají zpravidla svá vlastní antidota (látky, které dokážou neutralizovat toxický účinek), což nelze říci o všech organických toxinech. Z tohoto důvodu jsou poslední jmenovaní nejnebezpečnější.

Jeden z milionu

Zajímavý fakt, ale ne každý ví, že plísně nebo bakterie samy o sobě otravu těla nezpůsobují. Například úplavici a salmonelózu nezpůsobují bakterie z rodu Shigella (lat. Shigella) a salmonely (lat. Salmonella), ale jimi uvolňované toxiny během svých životních procesů. Navíc mnoho klíčových příznaků různých infekčních onemocnění je způsobeno zvýšením koncentrace těchto toxinů a jejich aktivním působením na organismus.

Jedním z nejúčinnějších toxinů souvisejících s organickými jedy známými moderní vědě je botulotoxin. Podle výzkumu Americké lékařské asociace může pouhý jeden gram této krystalizované látky zabít 1 milion lidí.

Toxin produkují anaerobní bakterie rodu Clostridium (lat. Clostridium botulinum). Rozmnožují se výhradně za úplné nepřítomnosti kyslíku. Ideálními podmínkami pro život tohoto druhu bakterií se mohou stát například konzervy a uzeniny.

Botulotoxin, který se do těla dostává s jídlem, ovlivňuje nervový systém a způsobuje poruchy jeho fungování blokováním nervosvalového přenosu, což může vést k paralýze dýchacích svalů a srdce. Botulotoxin je nebezpečný i tím, že nemá chuť, barvu ani vůni.

Existuje sedm známých typů botulotoxinů (A, B, C, D, E, F, G) produkovaných bakteriemi různých kmenů. Rozdíly v jejich struktuře – soubor a množství aminokyselin, sekvence jejich vazeb, imunogenní vlastnosti a úroveň toxicity. A přestože jsou svým účinkem na tělo podobné, protijed pro jeden typ toxinu není schopen neutralizovat účinek jiného.

Toxin typu A je považován za nejnebezpečnější pro lidský organismus Onemocnění způsobené botulotoxinem bylo poprvé zaznamenáno v Německu v 18. století. Příznaky se objevily po konzumaci klobásy. Odtud také obecně přijímaný název nemoci – botulismus (z latinského Botulus – klobása).

Jedy na stráži.

Ještě před pár desítkami let zmínka o botulotoxinech znepokojila světovou komunitu, která věděla o vlastnostech nebezpečného jedu.

Armáda zase uvažovala o využití vlastností toxinu jako zbraně hromadného ničení. Například během druhé světové války byl botulotoxin typu A vážně považován za perspektivní biologickou zbraň ve Spojených státech amerických, Anglii a Kanadě. Navíc existuje verze, že toxin byl dokonce použit představiteli československého odboje k zabití jedné z nacistických postav, koordinátora aktivit proti vnitřním nepřátelům Třetí říše, Reinharda Heydricha.

Zájem o jeden z medicínsky nejnebezpečnějších jedů se objevil ve 20. století, kdy jeho komplexní výzkum pro vojenské účely vytvořil základ pro výrobu vysoce purifikovaného krystalického botulotoxinu typu A.

V 70. letech minulého století byl vyčištěný toxin poprvé použit pro lékařské účely americkým oftalmologem Alanem Scottem, který tuto látku vstřikoval v mikrodávkách do očnicového svalu oka k léčbě blefarospasmu. Úspěšná zkušenost amerického vědce se stala hnacím motorem pro další výzkum a jeho aplikaci pro mírové účely.

Jedy a léky: naše dny

Léky na bázi botulotoxinu se dnes v medicíně používají k léčbě řady nemocí a miliony pacientů po celém světě jsou ochotny si dobrovolně připlatit za mikrodávky tohoto „jedu“. Rusko není v tomto ohledu výjimkou a zde je důvod.

V roce 2014 vstoupil na ruský trh první v tuzemsku vyráběný lék na bázi botulotoxinu typu A. Developerem bylo výzkumné a výrobní sdružení Microgen (součást holdingu Nacimbio státní korporace Rostec).

Pro výrobu léku vyvinuli vědci společnosti speciální technologii čištění nebezpečného toxinu, která umožnila zbavit se 90 % vysokomolekulárních proteinových kontaminantů ještě před fází kultivace, což snižuje celkové zatížení lidského těla proteiny a minimalizuje pravděpodobnost rozvoje alergických reakcí.

Poprvé byla ruská novinka použita v kosmetologii – pro korekci vrásek na obličeji. Mechanismus účinku botulotoxinu umožnil snížit svalovou aktivitu, což vedlo k vyhlazení hyperkinetických vrásek obličeje. Podle analytiků Rostec byl v estetické praxi za posledních pět let použit první domácí botulotoxin u více než 850 000 lidí.

Úspěšné použití toxinu v kosmetologii umožnilo vědcům Rostec pokračovat ve studiu jeho účinku v jiných oblastech medicíny. Výsledkem práce bylo rozšíření indikací k použití – lék se stal první alternativou k zahraničním analogům v estetické kosmetologii a při léčbě neurologických onemocnění s možností terapeutické korekce botulotoxiny typu A.

Celkově se dnes ruský vývoj v medicíně používá pro více než pět indikací. Lék se používá zejména k léčbě blefarospazmu, spasticity svalů horních končetin po mrtvici, s hyperhidrózou a je také prvním ruským lékem na bázi botulotoxinu používaným při léčbě spastických forem dětské mozkové obrny (CP) ve věkové skupině od 12 do 17 let.
V roce 2019 také vědci z Rostecu zahájili klinické studie toxinu, aby rozšířili možnosti jeho použití při léčbě cervikální dystonie a léčbě chronické migrény. Dokončení výzkumu je plánováno na rok 2020.

Švýcarský alchymista, lékař a filozof, jeden ze zakladatelů moderní farmakologie, Paracelsus, který žil ve vzdáleném 16. století, měl zřejmě pravdu, když řekl: „Všechno je jed, všechno je lék. Obojí je určeno dávkou.“ A kdo ví, možná v blízké budoucnosti látky považované dnes za extrémně nebezpečné, a to i díky aktivní práci ruských vědců, umožní vytvořit první lék, který dokáže vyléčit i nejpokročilejší stadia nejnebezpečnějších nemocí.

Psali jsme o nich více než jednou. A pak znovu – otevřete si detektivku nebo zapnete televizi a s hořkostí vidíte, jak zákony chemie ustupují zákonitostem žánru. Zdá se zbytečné povzbuzovat současné Chasese a Conana Doylese, aby si sami kupovali školní učebnice. Je potřeba populární, srozumitelný průvodce chemií látek, které darebáci proti svým obětem nejčastěji používají. Dá se říci, sbírka kiksů s komentáři.

Hned vás varujeme: zde nenajdete informace o tom, jak syntetizovat nebo kde získat kyanid. To není pro čtenáře a spisovatele detektivek nijak zvlášť zajímavé a darebákům pomoci nehodláme.

O neškodných kyanidech

Nejprve si definujme terminologii. Kyanidy jsou souhrnným názvem pro určité třídy chemických sloučenin, organických i anorganických. Všechny obsahují kyanoskupinu, -CN. Anorganické kyanidy lze tedy považovat za deriváty kyanidu (CN)₂ nebo soli kyseliny kyanovodíkové HCN. Organické kyanidy se často nazývají nitrily a jsou považovány za deriváty odpovídajících organických kyselin (například methylkyanid, také známý jako acetonitril CH₃CN – nitril kyseliny octové). Existují také složitější organické látky obsahující kyanoskupinu, například vitamín B₁₂.

Z posledního příkladu je zřejmé, že ne všechny kyanidy jsou jedy. Pouhá přítomnost kyanoskupiny v molekule látky není fatální. Pouze látka, která obsahuje reaktivní kyanoskupina. Obvykle není nijak zvlášť pevně vázán na molekulu. Může to být iontová vazba nebo kovalentní vazba (nikoli však vazba uhlík-uhlík). Taková kyanoskupina se za určitých podmínek uvolňuje a zasahuje do biochemických procesů probíhajících v těle.

Mezi široce rozšířenými kyanidy je relativně málo skutečných jedů. (Zpravidla se však nazývají kyanidy.) Jsou to rozpustné kyanidy alkalických kovů (draslík a sodík), volný kyanovodík (kyselina kyanovodíková), kyanid, halocyaniny a některé další deriváty. Ale modré barvy „Pruská modř“ a „Turnbullova modř“, známé pro svou světlostálost, což jsou komplexy kyanidu železa, jsou absolutně neškodné.

<strong>Proč Scheele zemřel a Poirot přežil?</strong>

Jedním z rozšířených mýtů je, že kyanid zabíjí, protože na sebe váže železo obsažené v hemoglobinu krve, a tím ho zbavuje schopnosti přenášet kyslík. Ve skutečnosti je toxický účinek kyanidu založen na skutečnosti, že blokují enzymy tkáňového dýchání. Krev člověka otráveného kyanidem, dokonce i žilní, je nasycena kyslíkem až do limitu a má charakteristickou jasně šarlatovou barvu. Ale tkáně ztrácejí schopnost absorbovat kyslík přenášený krví a tělo se dusí.

Pokud je jed vstříknut přímo do krevního řečiště nebo je vdechován plynný kyanid ve vysokých koncentracích, může člověk zemřít během několika sekund. Malé koncentrace kyanidu jsou neutralizovány určitými ochrannými mechanismy. O tom však více o něco později. Nyní se podívejme blíže na látky, o kterých bude řeč.

Kyanovodík (kyanovodík), HCN – je to bezbarvý plyn nebo kapalina (bod varu +26 o C), dobře se mísí s vodou, alkoholem, éterem. Extrémně těkavý, extrémně toxický při styku s kůží, orálně nebo v dýchacím traktu.

S kyanovodíkem je v historii chemie spojen další mýtus: jeho objevitel Karl Wilhelm Scheele údajně zemřel v době objevu. To je takříkajíc polopravda. Ve skutečnosti Scheele poprvé získal kyselinu kyanovodíkovou ze žluté krevní soli v roce 1782 a zemřel v roce 1786 ve věku 44 let. Není však pochyb o tom, že Scheeleho zničily organoleptické výzkumné metody. V XNUMX. století bylo zvykem reakční produkty ochutnávat a Scheele kromě kyanidů pracoval se sloučeninami rtuti a arsenu.

K otravě člověka obvykle trvá 50 – 60 mg kyseliny kyanovodíkové (jiné látky – pokud jde o kyanoskupinu). Obecně jeden dobrý nádech nebo špetka prášku.

Vhodné prášky jsou kyanid sodný NaCN a kyanid draselný KCN. Oba jsou bílé krystaly, vysoce rozpustné ve vodě a alkoholu (dosa letalis se snadno vejde do sklenice koňaku), hygroskopické a difúzní na vzduchu (zejména kyanid draselný). Vzhledem k tomu, že kyselina kyanovodíková je slabší než kyselina uhličitá, snadno se ničí oxidem uhličitým obsaženým ve vzduchu, přičemž se uvolňuje kyselina kyanovodíková, proto jsou vysoce jedovaté nejen při perorálním podání, ale také při styku s kůží nebo při vdechování výparů řešení.

Na tohle všechno autoři detektivek často zapomínají. Dokonce i Agatha Christie, dáma jistě znalá farmakologie. V jejím příběhu „Vosí hnízdo“ se muž pokouší předstírat vlastní vraždu (je nevyléčitelně nemocný a navíc chce vznést obvinění proti milenci své snoubenky). Nosí kyanid draselný v kapse, v obyčejném papírovém sáčku, aby si ho přidal do šálku. Velký detektiv Hercule Poirot vytáhne z kapsy kyanid a nahradí ho sodou. Pokud by se vše skutečně stalo, je velmi pravděpodobné, že by se zločinec ani detektiv rozuzlení nedožili. Přinejmenším by se oba cítili na omdlení.

Nejznámější z halogenidů kyanidu je chlorkyan CICN – bezbarvý plyn nebo kapalina (bod varu +12 o C), rozpustný ve vodě, alkoholu, éteru. Je extrémně jedovatý, svou toxicitou předčí kyanovodík. Chlorkyan se používá jako toxická látka pro vojenské a hospodářské účely (používá se k ničení nebohých bezdomovců s ocasem – ulovených toulavých zvířat).

<strong>Kyanidy se solí a cukrem</strong>

Ale vraťme se do světského, klidného prostředí. Hrdina přiloží sklenici ke rtům a samozřejmě ucítí vůni hořkých mandlí. Opět lež, nebo spíše přetrvávající mýtus. A proto to vzniklo. Hořké mandle (stejně jako mnoho dalších peckovin) obsahují glykosid amygdalin, který se při zničení zrn rozkládá na glukózu, kyselinu kyanovodíkovou a benzaldehyd. Ten je nositelem specifického zápachu. Samotná kyselina kyanovodíková voní úplně jinak a mnohem slaběji.

Mimochodem, z pecek (třeba pecek z meruněk) je opravdu možné se otrávit. Budete jich ale potřebovat hodně – asi dvě stovky na schůzku. A protože se většinou jedí po jednom – jak se skořápky rozlousknou –, milovníci ořechů nejčastěji končí s točením hlavy a závratěmi. Existuje další způsob otravy v domácnosti kyselinou kyanovodíkovou z amygdalinu a dalších organických látek obsahujících kyanid – být ve stejné místnosti s velkou kyticí třešní. Pokud jsou okna zavřená, bolest hlavy je zaručena.

Mýtus o vůni hořkých mandlí zapustil kořeny tak pevně, že se zmocnil i katedry chemie Moskevské státní univerzity. Když jsem tam studoval, jeden vtipálek z mé skupiny vyděsil slabomyslné dívky tím, že veřejně polykal „kyanid draselný“ vyrobený z kuchyňské soli s malým přídavkem benzaldehydu. Tato směs byla voňavá po hořkých mandlích, dívky byly v šoku.

A po vystavení mi tento umělec předvedl požití malého množství skutečného kyanidu draselného nasypaného na navlhčený kousek cukru. Pak trpěl bolestmi hlavy. Co s tím má společného cukr? Prozradíme vám to o něco později.

Je kyanid draselný opravdu tak nebezpečný?

Hrdina proto nebyl schopen cítit kyanid draselný. No, existuje alespoň nějaký způsob, jak zjistit, čím ho omámili?

Laboratorně lze kyselinu kyanovodíkovou poznat podle její schopnosti tvořit silné komplexy se železem, zbarvené tmavě modře (odtud její název). V souladu s tím je činidlem pro detekci kyanidu okyselený roztok síranu železnatého (nebo jakékoli jiné soli dvojmocného železa). Ale bohužel, jed v čaji nebo koňaku nelze tímto způsobem určit: s taniny dává železo intenzivní černou barvu.

V podstatě, pokud se vezme smrtelná dávka, nebude pochyb, nebude čas na testy – udušení, ztráta vědomí a okamžitá smrt. Při menších dávkách jsou pozorovány všechny příznaky nedostatku kyslíku, silná bolest hlavy, je opět možná ztráta vědomí.

Šance oběti na záchranu však kupodivu nejsou špatné. Pokud se ovšem hrdinové detektivky alespoň trochu vyznají v chemii.

Otravy kyanidem (pokud jde o nepatrné dávky) patří mezi nejsnáze léčitelné a způsobují nejméně komplikací. Léčba je zpravidla založena na přímé vazbě kyanidu, který vstupuje do krve na netoxické sloučeniny. (Samozřejmě, že účinnost protijedů je dostatečně vysoká pouze v prvních minutách po otravě.)

Kyanidová antidota se polykají nebo podávají intravenózně. Lze je rozdělit do tří hlavních tříd. Prvním jsou cukry (především glukóza), které nevratně vážou kyanidy na netoxické kyanhydriny. Mimochodem, tento protijed je v naší krvi vždy přítomen, díky němuž člověk nějakou dobu vydrží malé koncentrace kyanidu. To je důvod, proč se chemikům pracujícím s kyanidem doporučuje, aby si pod jazykem nechali kousek cukru nebo cukroví. To je samozřejmě pouze doplněk k běžné bezpečnostní výbavě: rukavice, trakce, ochranná maska. Diabetici jsou odolnější vůči kyanidu, protože mají vyšší hladinu cukru v krvi. To je možná jediná výhoda, kterou může člověk z hyperglykémie získat. Ze stejného důvodu je mimochodem kyanid pro ptáky méně nebezpečný než pro ostatní teplokrevníky.

Další protijed, thiosíran sodný, reaguje s kyanidy a přeměňuje je na thiokyanáty, které jsou rovněž neškodné. Zajímavá je ale především třetí skupina protijedů – látky, které přeměňují krevní hemoglobin na methemoglobin. Není schopen přenášet kyslík, ale rychle váže kyanid za vzniku kyanmethemoglobinu, který je následně z těla vyloučen. Do této skupiny patří některá barviva (například methylenová modř), organické a anorganické dusitany.

Látky tvořící methemoglobin jsou nejúčinnější ze všech protijedů, protože působí rychleji než ostatní, ale zároveň jsou samy o sobě nebezpečné. Jak snadno uhodnete, pokud se předávkují, krev ztratí schopnost přenášet kyslík (tedy stane se přesně to, z čeho je nespravedlivě obviňován kyanid). Reakce za vzniku kyanmethemoglobinu je navíc vratná a časem se část kyanidu uvolní zpět. Proto se antidota této skupiny obvykle používají v kombinaci s antidoty jiných skupin.

V každém případě, pokud má hrdina podezření, že ho chtějí otrávit, ať má po ruce lékárničku s roztokem glukózy a pár ampulí amylnitritu, v krajním případě postačí nitroglycerin. (Oba jsou silné a rychle působící látky tvořící methemoglobin.)

<strong>Opět o Rasputinovi</strong>

Další mýtus spojený s kyanidem: pokud to padouch přehnal a nalil do kelímku mnohem víc, než je smrtelná dávka, je to přebytek, který zachrání oběť před otravou. Tento mýtus pravděpodobně vznikl ze skutečnosti, že plynná kyselina kyanovodíková se uvolňuje z roztoků kyanidu draselného ve vzduchu. Pokud je roztok koncentrovaný a je v něm hodně kyseliny kyanovodíkové, při vdechnutí rychle dochází k otravě doprovázené ztrátou vědomí. Takže uživatel jedu nemusí mít čas ho vypít.

To vše ale nemá nic společného s neúspěšnou otravou Grigorije Rasputina v roce 1916. Co se o tomto skutečném, ale přesto docela detektivním příběhu nenapsalo! Bylo naznačeno, že příčinou selhání bylo právě předávkování kyanidem. Očividně tomu tak ale není: Rasputin podle očitých svědků otrávenou pochoutku snědl a špatně se mu udělalo až později. Ale z nějakého důvodu si málokdo pamatuje, že Rasputin byl otráven nejen kyanidem draselným, ale kyanidem draselným přimíchaným do krémových dortů a portského vína. Jinými slovy, dali mu jed spolu s protijedem a kyanid byl reakcí s cukrem okamžitě inaktivován. Zřejmě v tehdejší vysoké společnosti nebyla chemie na rozdíl od francouzštiny nebo jízdy na koni považována za povinný prvek vzdělání, takže nakonec bylo nutné použít pistoli.

Na závěr prosba pro fanoušky detektivek: pokud někdy ve svém oblíbeném žánru narazíte na dobré chemické bláboly, nezapomeňte se o svou radost podělit s Chemií a životem. Pryč s nedostatečným vzděláním mezi spisovateli!