Nervengift

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Nervengifte oder Neurotoxine sind Stoffe, die bereits in einer geringen Dosis eine schädigende Wirkung auf Nervenzellen bzw. Nervengewebe erzielen. Nervengifte sind eine heterogene Gruppe von Stoffen mit einer Vielzahl an Wirkmechanismen. Die Mehrheit der Nervengifte sind exogene, natürlich vorkommende Toxine, die von Organismen stammen. Auch einige chemische Elemente sind Nervengifte, darunter Arsen und Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Quecksilber und Thallium. Die Bezeichnung „Nervengas“ – insbesondere für Nervenkampfstoffe – ist irreführend, da alle hier aufgeführten Nervenkampfstoffe z.T. hochviskose Flüssigkeiten sind und nur wenige Gase zu den Nervengiften zählen. Der Begriff stammt daher, dass die ersten chemischen Kampfstoffe, wie beispielsweise Chlor, Gase waren und zum Schutz dagegen Gasmasken eingesetzt wurden, welche auch einen geringen Schutz gegen Nervenkampfstoffe bieten. Eine endogene Vergiftung von Nervenzellen kann durch Reizüberflutung und darauf folgende übermässige Ausschüttung von Neurotransmittern auftreten (Excitotoxizität).

Organische Stoffe[Bearbeiten]

Die meisten Nervengifte sind Toxine, das heißt, von Lebewesen synthetisierte Nervengifte, und andere organische Stoffe. Sie werden im Tierreich häufig zur Verteidigung oder als Beutegift zur Jagd anderer Tiere oder von Pflanzen und Pilzen als Fraßschutz eingesetzt. Die Wirkung dieser Stoffe beruht meist auf der Interaktion der Stoffe mit bestimmten Rezeptoren der Nervenzellen, indem sie als Agonisten (z.B. Nicotin an nicotinischen Acetylcholinrezeptoren) diese auslösen oder als Antagonisten (z.B. Atropin an muskarinischen Acetylcholinrezeptoren) diese blockieren, wodurch die Reizweiterleitung und damit die Funktion von Organen gestört wird. Ein weiterer, häufiger Wirkmechanismus beruht auf der Öffnung oder auch dem Blockieren von Ionenkanälen, wie beispielsweise der Öffnung von Calciumkanälen durch Alpha-Latrotoxin, dem Gift der Europäischen Schwarzen Witwe oder der Blockade von Natriumkanälen durch Saxitoxin, welches vorwiegend von Dinoflagellaten produziert wird. Die Herkunft solcher Toxine sind beispielsweise

Auch einige Medikamente und Alkaloide wirken schädigend auf Nervenzellen und zählen damit zu den Nervengiften. Zwar hat Ethanol durchaus eine neurotoxische Wirkung und ein übermäßige Konsum alkoholischer Getränke kann zu einer sogenannten Alkoholvergiftung führen, dennoch ist Ethanol nicht als Gift und demnach auch nicht als Nervengift eingestuft.

Chemische Elemente und anorganische Verbindungen[Bearbeiten]

Es gibt aber auch einige anorganische Verbindungen bzw. chemische Elemente, deren Giftigkeit auf der Wirkung auf Nervenzellen basiert.

Edelgase zählen nicht zu den Giften und diese sind gegenüber Biomolekülen chemisch inert, über induzierte Dipole können Atome des Gases jedoch mit biologischen Systemen wechselwirken. So wirkt Xenon beispielsweise durch einen noch nicht vollständig geklärten Mechanismus unter Beteiligung von Glutamat-Rezeptoren narkotisierend.[1]

Nervenkampfstoffe[Bearbeiten]

Als Nervenkampfstoffe wird eine Klasse von chemischen Waffen bezeichnet, welche auf die Weiterleitung von Signalen in den Nerven und zwischen den Nerven einwirken. Diese Nervengifte können über die Haut, Atmung und über Körperöffnungen in den Körper eindringen und führen zu schweren, systemischen Symptomen, welche schließlich zum Tod führen können. Solche Symptome können starke Muskelkrämpfe und Krampfanfälle, Zittern, Zucken der Muskulatur, Kopfschmerzen, Augenschmerzen, Müdigkeit, Verwirrtheit, Angstzustände, Spannungen, Übelkeit mit Erbrechen und Durchfällen, unkontrollierter Harn- und Stuhlabgang, Appetitlosigkeit, Atemnot, Bewusstlosigkeit und Atemlähmung sein.

Reihen[Bearbeiten]

Bei den Nervenkampfstoffen unterscheidet man nach der Herstellung die G-Reihe, V-Reihe und die Novichok-Reihe.

G-Reihe[Bearbeiten]

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Die G-Reihe der Nervenkampfstoffe

Die G-Reihe wurde während des Zweiten Weltkrieges vom deutschen Chemiker Gerhard Schrader, synthetisiert, daher auch der Name(»made in germany«). Es handelt sich um nicht persistente phosphororganische Verbindungen, welche als Phosphorsäureester angesehen werden können und einen ähnlichen Aufbau, wie in der Nebenstehenden Abbildung zu entnehmen ist, aufweisen. So enthalten alle, bis auf Tabun anstatt einer OH-Gruppe der Phosphorsäure ein Fluoratom; Tabun enthält stattdessen eine Nitril-Gruppe. Zu dieser Stoffreihe zählen Tabun (1936), Sarin (1939), Soman (1944), Cyclosarin (1949) und GV. In Klammern jeweils das Jahr der Erstherstellung. Die Wirkung dieser Nervenkampfstoffe beruht auf der Hemmung der Acetylcholinesterase. Die Gifte besetzen das aktive Zentrum des Enzyms und reagieren dort mit einem nukleophilen Serin-Rest unter Bildung einer kovalenten Bindung.[2] Der durch die Enzymblockade gehemmte Abbau des Acetylcholins führt zu einem drastischen Konzentrationsanstieg dieses Neurotransmitters im cholinergen System und äußert sich im sogenannten akuten cholinergen Toxidrom mit Übererregung der Nerven und schließlich Blockade der Reizübertragung. Es kommt, je nach Stärke der Vergiftung, zu folgenden Symptomen: Kopfschmerzen, Übelkeit mit Erbrechen und Durchfällen, Augenschmerzen, Müdigkeit, Krampfanfälle, Zittern, Zucken der Muskulatur, unkontrollierter Harn- und Stuhlabgang, Atemnot, Appetitlosigkeit, Angstzustände, Spannungen, Verwirrtheit, Bewusstlosigkeit. Der Tod tritt schließlich durch Atemlähmung ein. Die Antidote der medizinischen Notfallausrüstung von NATO-Soldaten enthalten als Anticholinergikum Atropin und Enzymreaktivatoren wie z.B. Trimedoximbromid und Obidoximchlorid. Letztere gehören zur Stoffgruppe der Oxime.

V-Reihe[Bearbeiten]

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Die V-Reihe der Nervenkampfstoffe

Diese Reihe hatte ihren Ursprung bei dem Chemiker Ranajit Ghosh, welcher für das britische Unternehmen Imperial Chemical Industries Pflanzenschutzmittel erforscht hatte. ICI brachte 1954 unter dem Namen Amiton das waffenfähige VG auf den Markt. Es galt jedoch als zu gefährlich für den Einsatz als Pflanzenschutzmittel, fand aber schnell Verwendung bei den Streitkräften des Vereinigten Königreiches, auch wenn es aufgrund von erheblichen Problemen bei der Produktion, Lagerung und Munitionierung nie großtechnisch hergestellt oder gelagert wurde. Der Name leitet sich von »Victory« (»Sieg«), »Venomous« (»giftig«) oder »Viscous« (»viskos«) ab. Die Stoffe dieser Reihe werden gelegentlich auch »Tammelin's esters« genannt. Lars-Erik Tammelin hatte für das schwedische Forschungsinstitut der Verteidigung sich mit den chemischen Kampfstoffen des Ersten Weltkrieges und Zweiten Weltkrieges beschäftigt und war seit 1952 ebenfalls an der Erforschung der V-Reihe beteiligt. Es handelt sich ebenfalls um phosphororganische, den Phosphorsäurestern ähnlichen, Kampfstoffen, welche im Gegensatz zur G-Reihe stabiler und etwa 10-mal so giftig sind(vergl. LD50 7 µg·kg−1 für VX (Ratte, i.v.) und 103 μg·kg−1 für Sarin(Ratte, s.c.)). Sie verbleiben daher länger auf dem Schlachtfeld, Kleidung, sowie anderen Gegenständen und können auch länger gelagert und beispielsweise in Granaten, Raketen und auch Landminen eingesetzt werden. Von der Konsistenz sind sie viskos und ölartig, weshalb die häufige Bezeichnung »Nervengas« irreführend ist. Neben den bekannten, hier abgebildeten Beispielen, von denen jedoch nur VX und VR[3] militärisch verwendet wurden, gibt es noch weitere Derivate mit ähnlichen Eigenschaften. Die Wirkung und entsprechenden Gegenmaßnahmen sind denen der G-Reihe gleich. Zu dieser Reihe zählen die Stoffe VE, VG, VM, VP, VR, VS und VX, sowie EA-2192 und EA-3148, wobei VX als der bekannteste und am besten erforschte Kampfstoff dieser Reihe gilt.

Novichok-Reihe[Bearbeiten]

Einige Beispiele der Novichok-Reihe

Novichok (russisch »новичок«, so viel wie »Neuling« oder »Anfänger«), ist eine Reihe neuartiger sowjetischer Nervenkampfstoffe, welche etwa zwischen 1970 und 1990 entwickelt wurden. Sie zählen zu den tödlichsten Nervenkampfstoffen, die jemals hergestellt worden sind, von denen einige etwa 5- bis 8-mal so stark wie VX sein sollen. Es gibt über hundert Varianten in dieser Serie, von denen einige rechts aufgelistet sind. Die Wirkung und entsprechenden Gegenmaßnahmen sind denen der G-Reihe gleich.

Sonstige Nervenkampfstoffe[Bearbeiten]

Diisopropylfluorphosphat, kurz DFP, wurde erstmals im Zweiten Weltkrieg von englischer Seite entwickelt und produziert. Es war gedacht, DFP als taktisches Gemisch mit Senfgas einzusetzen. Dadurch wäre es zu einem Kontaktgift geworden. Die tatsächliche Verwendung von DFP als Kampfstoff ist nicht bekannt.

Literatur[Bearbeiten]

  • Waltraud Stammel, Helmut Thomas: Endogene Alkaloide in Säugetieren. Ein Beitrag zur Pharmakologie von körpereigenen Neurotoxinen. In: Naturwissenschaftliche Rundschau. Jg. 60, Nr. 3, 2007, ISSN 0028-1050, S. 117–124.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Preckel B, Weber NC, Sanders RD, Maze M, Schlack W.: Molecular Mechanisms Transducing the Anesthetic, Analgesic, and Organ-protective Actions of Xenon In: Anesthesiology. Vol. 105, Nr. 1, 2006, S. 187-97.
  2.  Fredrik Ekström, Andreas Hörnberg, Elisabet Artursson, Lars-Gunnar Hammarström, Gunter Schneider, Yuan-Ping Pang, Joel L. Sussman: Structure of HI-6•Sarin-Acetylcholinesterase Determined by X-Ray Crystallography and Molecular Dynamics Simulation: Reactivator Mechanism and Design. In: PLoS ONE. 4, Nr. 6, 18. Juni 2009, S. e5957, doi:10.1371/journal.pone.0005957.
  3. Radilov, A. et al.: Russian VX. In: Gupta, R. C. (ed): Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. Chap. 7, S. 69 ff. Elsevier, 2009, ISBN 978-0-12-374484-5.
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