Klinická biochemie

Oxid uhelnatý je plyn bez zápachu, s hustotou o něco menší než hustota vzduchu. Dříve byla velmi častá otrava svítiplynem, který obsahoval oxid uhelnatý, ať již náhodná či v sebevražedném úmyslu. Nyní přichází nejčastěji jako náhodná otrava; oxid uhelnatý vzniká při nedokonalém hoření. Častým zdrojem otrav jsou špatně táhnoucí kamna, kotel nebo plynový ohřívač vody v neodvětrané koupelně. Významné množství oxidu uhelnatého je ve výfukových plynech, ale i v tabákovém kouři.

Oxid uhelnatý se váže na hemoglobin asi 200krát pevněji než kyslík. Vzniklý karbonylhemoglobin (COHb) není schopen přenášet kyslík a u nejtěžších otrav se projeví hypoxie tkání včetně laktátové acidózy. Nebezpečnější je otrava u starých osob a u těhotných, kde hrozí vážné postižení plodu. Význam pro tíži otravy má nejen koncentrace COHb v krvi, ale i délka expozice. K příznakům otravy patří malátnost, slabost, nevolnost, zvracení, poruchy vědomí až kóma; typické je růžové zbarvení kůže.

Koncentrace COHb se nejčastěji měří přímou spektrofotometrií při více vlnových délkách; obvykle ji lze stanovit současně s dalšími deriváty hemoglobinu na analyzátoru acidobazické rovnováhy a krevních plynů vybaveném oxymetrem. Vyjadřuje se jako relativní podíl nebo procento z celkového hemoglobinu. Za normální se považuje hodnota do 0,05 (5 %), obyvatelé velkých měst mívají koncentraci COHb vyšší než na vesnici, kuřáci mohou mít 10 i více % COHb. O těžké otravě svědčí i stoupající koncentrace laktátu, prognóza koreluje s tíží laktátové acidózy.

Přítomnost nebezpečných koncentrací oxidu uhelnatého je detekována i v ovzduší, např. v podzemních garážích nebo v koupelně, kde je instalován plynový ohřívač vody. Všechny senzory pracují na základě funkce „koncentrace × čas“, simulují tedy expozici člověka a spustí alarm až po zpracování určitého množství molekul oxidu uhelnatého.

Vazba oxidu uhelnatého na hemoglobin je reverzibilní, jeho uvolňování je však pomalé a akutní období je třeba překonat hyperbarickou oxygenoterapií, která zajistí přenos kyslíku fyzikálně rozpuštěného v krvi ke tkáním. Další možností je dýchání 100% kyslíku za normálního tlaku. Pokračuje se, dokud koncentrace COHb neklesne pod 3 %.

Je to především methemoglobin (MetHb). Vzniká oxidací hemoglobinu (Fe^II se mění na Fe^III) např. působením dusitanů, anilinových barviv, sulfonamidů a fenacetinu. Dospělý je schopen redukovat methemoglobin zpět na hemoglobin – v erytrocytech má methemoglobinreduktázu. Nezralost tohoto systému u kojenců způsobuje jejich zvýšenou citlivost k výše uvedeným látkám schopným oxidovat hemoglobin. Postižený má typické cyanotické zbarvení kůže.

K dalším derivátům hemoglobinu neschopným přenášet kyslík patří sulfhemoglobin (SulfHb), vznikající při otravě sulfanem (sirovodíkem), a kyanhemoglobin (HbCN) při otravě kyanovodíkem a kyanidy. Tyto jedy však působí přednostně na cytochromy, které rovněž obsahují hem; dojde tedy k zástavě tkáňového dýchání a rychlé smrti.

Etanol je v organismu odbouráván v játrech; je oxidován do dvou stupňů – na acetaldehyd a kyselinu octovou (acetát). U člověka, který není na alkoholu závislý, se uplatňují dva na sebe navazující enzymy: alkoholdehydrogenáza (ADH) a aldehyddehydrogenáza. Oba vyžadují koenzym NAD⁺, který je při oxidaci etanolu redukován na NADH. ADH katalyzuje i oxidaci jiných alkoholů, jako je metanol a etylenglykol. Poznatku, že afinita ADH k etanolu je výrazně nejvyšší, se využívá k léčbě otrav těmito alkoholy – viz níže.

Alternativní cestou přeměny etanolu je tzv. mikrosomální etanol oxidující systém (MEOS). Má významnou úlohu u osob s chronickým příjmem alkoholu, požíváním alkoholu se dá indukovat. Nachází se rovněž v játrech a vede i ke stejným oxidačním produktům etanolu. Kromě enzymů se však liší i jejich koenzym: je jím NADPH, který je oxidován za současné produkce superoxidového volného radikálu. To je jednou z příčin poškození jater u alkoholiků.

Chronické požívání alkoholu může vést k steatóze až cirhóze jater s typickými laboratorními nálezy. Alkoholici mívají vyšší aktivitu GGT a zvýšený podíl bezsacharidového transferinu (carbohydrate-deficient transferrin, CDT). U některých alkoholiků se mohou projevit poruchy výživy, zvýšený střední objem erytrocytů má vztah k nedostatku vitaminu B₁₂, nedostatek vitaminu B₁ může vést ke vzniku laktátové acidózy. Alkoholici mívají poruchu metabolismu lipidů, zejména zvýšenou koncentraci VLDL; vysoký obsah triacylglycerolů v nich pak vede k chylóznímu vzhledu séra.

Někdy je třeba ověřit, zda vyšetřovaná osoba pila alkohol před několika dny; v krvi je však již nulová hladina. Jedná se např. o kontrolu dodržování režimu při léčbě alkoholismu. V moči lze stanovit metabolit alkoholu, etylglukuronid, obvykle imunochemickou metodou. Jeho zvýšené vylučování přetrvává 2 – 4 dny, v závislosti na množství přijatého alkoholu.

Stanovení etanolu je možné několika způsoby. Orientační je detekce ve vydechovaném vzduchu. K dispozici je množství přístrojů pracujících na různém principu – od levných, málo spolehlivých po sice drahé, ale poskytující věrohodný výsledek. V klinických laboratořích se etanol stanovuje obvykle spektrofotometricky s alkoholdehydrogenázou. Stanovení nevyžaduje speciální přístrojovou techniku a je dostatečně rychlé; koncentrace etanolu je úměrná nárůstu absorbance při vlnové délce 340 nm.

Nejspecifičtějším způsobem je plynová chromatografie; dokáže rozpoznat i přítomnost jiných alkoholů, např. metanolu. Pro soudně lékařské účely se vyžaduje stanovení koncentrace etanolu dvěma nezávislými metodami, z nichž jednou musí být plynová chromatografie. Koncentrace etanolu v krvi (krevním séru) se tradičně vyjadřuje v g/l („promile“), i když není problém vyjádřit jeho koncentraci i SI jednotkách (1 g/l = 22 mmol/l).

Nebezpečný je toxický účinek oxidačních produktů metanolu: v organismu je působením alkoholdehydrogenázy a aldehyddehydrogenázy oxidován na formaldehyd a kyselinu mravenčí, která způsobuje těžkou metabolickou acidózu a nevratně poškozuje zrakový nerv. I metanol způsobuje vzestup osmolality krevního séra.

Etylenglykol je účinnou součástí nemrznoucí kapaliny Fridexu. Je často užívaný v sebevražedném úmyslu. I zde pozorujeme významný nárůst sérové osmolality. Etylenglykol je v organismu oxidován na řadu metabolitů, mj. na relativně silné kyseliny glyoxalovou a šťavelovou. Opět se uplatňují stejné enzymy jako při oxidaci etanolu a metanolu. Vzniká těžká metabolická acidóza, která ohrožuje život otráveného. V moči může být záplava krystalů šťavelanu vápenatého, může dojít k poškození ledvin.

Je třeba co nejrychleji zahájit dialyzační léčbu k vyloučení toxických látek a úpravě acidózy a udržovat dostatečnou hladinu etanolu v krvi nemocného (1,0 – 1,5 g/l). Etanol má značně vyšší afinitu k alkoholdehydrogenáze než metanol a etylenglykol; enzym tedy přednostně oxiduje etanol a zpomaluje se vznik toxických metabolitů z metanolu či etylenglykolu. Lze užít i inhibitor alkoholdehydrogenázy fomipezol, který je ještě účinnější.

Paracetamol (acetaminofen, např. lék Paralen) způsobuje závažné, často smrtelné otravy, postižení jsou ohroženi selháním jater. Diagnózu otravy paracetamolem je třeba stanovit co nejrychleji, aby bylo možné rozhodnout o podání antidota N-acetylcysteinu: dá-li se hladina paracetamolu do vztahu k času, který uplynul od jeho požití, lze posoudit tíži otravy a nutnost podat antidotum.

Organofosfáty (parathion, malathion, metathion aj.) jsou užívané v postřicích proti hmyzu, z bojových chemických látek nelze vyloučit užití sarinu při teroristickém útoku. Působí jako ireverzibilní non-kompetitivní inhibitory cholinesterázy; následkem inhibice tohoto enzymu není rozkládán acetylcholin, což vede ke smrti křečí dýchacího svalstva.

Otrava kadmiem a rtutí přichází při profesionální expozici; záleží na druhu sloučeniny a cestách vstupu do organismu. Jedovaté jsou rozpustné sloučeniny rtuti, např. chlorid rtuťnatý; jejich požití vede až k tubulární nekróze a akutnímu selhání ledvin. Požití kovové rtuti vyvolá průjem, jedovaté jsou i páry rtuti, poškozují plíce. Sloučeniny kadmia, podobně jako rozpustné sloučeniny rtuti, poškozují tubulární buňky ledvin.

Otrava rostlinnými jedy není častá, může se však vyskytnout zejména u dětí po požití bobulí nebo semen obsahujících jedovaté látky. Tak např. v bobulích rulíku zlomocného (Atropa bella-donna) je obsažen alkaloid atropin. V poslední době došlo opakovaně k záměně populárního medvědího česneku za listy jedovaté konvalinky či dokonce ocúnu. I domácí rostliny mohou být nebezpečné: tak např. ve tkáních difenbachie najdeme jehlicovité krystalky šťavelanu vápenatého, které dráždí zejména mechanicky a vyvolávají zánět sliznice úst a trávicího traktu.

Z našich hub je nejnebezpečnější muchomůrka zelená (Amanita phalloides), obsahující vysoce toxické peptidy faloidin a termostabilní α- a β-amanitin, které vedou k selhání jater a posléze i ledvin. V diagnostice otravy touto houbou je důležitá anamnéza a průkaz spor v obsahu žaludku nebo spíše ve zbytku stravy.

Kapitola se dělí na dvě části – obecnou a speciální toxikologii. Po definici jedu, T a T+ látek, letální dávky aj. se výklad věnuje příčinám otrav a zejména toxikologickému vyšetření. Jsou rozebrány výhody a nevýhody užití různých typů biologického materiálu a probrány metody, nejčastěji užívané v toxikologii. Speciální část je věnována nejběžnějším otravám – oxidem uhelnatým a dalšími látkami, vyřazujícími hemoglobin z jeho transportní funkce, alkoholy (etanol, metanol, etylenglykol), léky, pesticidy a kovy. Z hlediska významnosti a frekvence otrav je nejvíce místa věnováno otravě oxidem uhelnatým a alkoholy. U otravy oxidem uhelnatým je uveden zdroj otrav, příznaky, laboratorní diagnostika a léčba. Podrobně je popsán metabolismus etanolu, jeho stanovení a ovlivnění laboratorních vyšetření při akutní otravě i u alkoholiků. U otravy metanolem a etylenglykolem je vysvětlena podstata otravy i její léčby.

Student definuje pojmy toxikologie, jed, T a T+ látky, letální dávka. Vyjmenuje možný biologický materiál pro toxikologické vyšetření a zdůvodní výhody a nevýhody jeho užití. Vyjmenuje výhody a nevýhody chromatografických a imunochemických metod v toxikologii. Uvede možné zdroje otravy oxidem uhelnatým a vysvětlí metodu stanovení karbonylhemoglobinu. Na základě znalostí metabolismu alkoholů vysvětlí příčinu závažnosti otrav metanolem a etylenglykolem a mechanismus účinku léčby. Zdůvodní možné ovlivnění výsledků laboratorních vyšetření při akutní i chronické otravě etanolem.