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1 Ihr Vortragender A.o. Univ. Prof. i.r. Dr. Peter Dittrich Chemische Kampfstoffe und ihre Toxikologie Institut für Pharmazeutische Wissenschaften Pharmakologie und Toxikologie Arbeits- bzw. Interessensgebiete: Vortrag am 4. Dez im Rahmen des Regionalen FachDidaktikZentrums Chemie in Graz Analytik Pharmakokinetik Diabetes Toxikologie Statistik 2 Übersicht Programm Definitionen Gift, Giftigkeit Geschichte ht Chemische Kampfstoffe Definitionen und Einteilung Nervenkampfstoffe ( Giftgas ) Qualitative Mechanismen der Wirkung Quantitative Aspekte der Wirkung Behandlung von Vergiftungen Vernichtung Gifte sind Stoffe, Substanzen, Substanzgemische die (vorwiegend oder ausschließlich) schädliche Wirkungen hervorrufen, die sie infolge ihrer molekularen Wechselwirkungen an lebenden Organismen verursachen "Alle Dinge sind Gift und nichts ohne Gift. Allein die Dosis macht, daß ein Ding kein Gift ist (Paracelsus). Philipp Theophrastus Bombastus v. Hohenheim, , Begründer einer auf Naturbeobachtung und Erfahrung beruhenden Medizin, setzt Wirkung und Menge in Beziehung 3 4

2 Giftwirkungen Aufnahmewege Akut chronisch Reversibel irreversibel Lokal systemisch 5 6 Lunge, Histologie Angriffsorte im Atemtrakt 7 8

3 Toxizität (minimal tödliche Dosis), unterschiedliche Angaben! Der Gebrauch der Schlacht Bezeichnung µg/kg KG MM Botulinustoxin A 0, Tetanustoxin , TCDD Meerschweinchen p.o. 0, Ricin 0, Tetrodotoxin Echis carinatus ( Sandrasselotter) 67 Aflatoxin B a-amanitin (Knollenblätterpilz) VX Mensch, Lunge Strychnin Ricin Natriumcyanid TCDD Hamster p.o Nicotin VX Mensch, dermal, ungefährer Wert Die Vernichtung der feindlichen Streitkräfte ist das Hauptprinzip desselben [d.h. des Krieges] und für die ganze Seite des positiven Handelns der Hauptweg zum Ziel. Diese Vernichtung der Streitkräfte findet hauptsächlich nur im Gefecht statt. Carl von Clausewitz, Vom Kriege, Berlin 1832 Phenobarbital Historische Beispiele Kampfstoffe und Waffen 600 v.chr. Helleboruswurzeln, Vergiftung der Wasservorräte durch Solon bei der Belagerung von Kirrha China, Arsenrauch in Schlachten 1914 Frankreich, Ethylbromacetat 1915 Deutschland, Chlor 1917 Flitsch-Tolmein, an die Granaten mit Giftgas 1935/36 Italien in Äthiopien 1980er Irak gegen Iran 1994 und 1995 Sarin in Matsumoto und Tokyo Chemische Kampfstoffe sind synthetische chemische Verbindungen, die für den Krieg produziert werden. Chemische Waffen sind Kampfstoffe in verwendungsreifer Form in Munition, Szinicz, L. (2005). "History of chemical and biological warfare agents." Toxicology 214(3): Marquardt, 3. Aufl

4 Chemische Kampfstoffe Nervenzellen Gruppe Kurzname Symbol Tabun GA Sarin GB Cyclosarin GF Nervenkampfstoffe Soman GD VX Russian VX RVX Chinese VX CVX Lost, Yperit HD Hautkampfstoffe Stickstoff Lost HN 3 Lewisit L Blausäure AC Blutkampfstoffe (Chlorcyan) CK Arsin SA Chlorpikrin PS Lungenkampfstoffe ff Phosgen CG Diphosgen DP Psychokampfstoffe (Chinuclidinylbenzilat) BZ (Bromaceton) BA Augenreizstoffe (Chloracetophenon) CN Riot Control Agents (o Chlorbenzylidenmalodinitril) CS Pfefferspray OC Clark I DA Nasen Rachenreizstoffe Clark II DC Adamsit DM Aktionspotential und Folge Otto Loewi ( )? Professor für Pharmakologie an der Universität Graz ( ) Nobelpreis für Medizin 1936 für die chemische Übertragung von Nervenimpulsen 15 16

5 Otto Loewi : Arbeitszimmer Otto Loewi - isoliertes Herz Acetylcholin Synapse Ach Metabolismus Zahl der freigesetzten Vesikel pro AP : ca. 100 Zahl der ACh Moleküle pro Vesikel: ca Molekül Acetylcholinesterase spaltet Moleküle ACh pro Sekunde 19 20

6 Nervensystem schematisch Aktivierung des Parasympathikus Organophosphate Entwicklung Organophosphate und Carbamate 1934 Entwicklung neuer Insektizide, Dr. Gerhard Schrader, I.G. Farben Leverkusen 1935 alle Erfindungen mit potentieller militärischer Anwendung müssen gemeldet werden 23. Dez Tabun 1937 Wirkungen am Menschen im Labor beobachtet Aufbau einer Tabun Produktion in Dyrenfurth / Oder, techn. Probleme, 300 Unfälle, 10 Tote 1938 Sarin 1939 Soman, Kuhn 1945 VX ICI / Schrader / Schweden VX Produktion in USA 23 24

7 OP Bindung Mechanismus Spezifität der Wirkung auf Insekten Höhere Affinität an die Enzyme der Parasiten Langsamere/andere Metabolisierung (Entgiftung) g) ACh kein Antidot für Insekten andere Mechanismen (Karg 2005) Marquardt / Schäfer Nervenkampfstoffe akute Toxizität von Nervenkampfstoffen 27 28

8 Persistenz chemischer Kampfstoffe Klinik der Vergiftung mit Organophosphaten Tod letztlich durch Ersticken Atropin toxische Dosen Atropa belladonna, in toxischen Dosen Benommenheit, Krämpfe, Koma tödliche Dosen Erwachsene mg/kg KG Kinder 1-10 mg/kg g KG (3-5 Tollkirschen) 1 g (!) wurde von einem Erwachsenen überlebt Tollkirsche, Rasewurz, Deadly nichtshade, ihthd Morelle furieuse, Bouton noir Wikipedia 31 32

9 Therapie einer Vergiftung AChesterase Reaktivierung mit Oximen Newmark, J. (2004). "The birth of nerve agent warfare: lessons from Syed Abbas Foroutan." Neurology 62(9): Marquardt / Schäfer Entsorgung u.a. Bilanz JACADS alleine AGENT ITEM QUANTITY POUNDS JACADS, Johnston Atoll Chemical Agent Disposal System bis Umatilla Chemical Disposal Facility Pueblo Chemical Depot Lost 155mm Projectiles 5.670, ,00 Lost 105mm Projectiles 46,00 136,60 Lost M60 Projectiles , ,70 Lost 4.2 Mortars , ,00 Lost Ton Containers 68, , ,30 Tonnen 262,34 Sarin M55 Rockets , ,10 Sarin 155mm Projectiles , ,50 Sarin 105mm Projectiles , ,80 Sarin 8" Projectiles , ,00 Sarin MC 1 Bombs 3.047, ,00 Sarin MK 94 Bombs 2.570, ,00 Sarin Ton Containers 66, , ,40 Tonnen 1.197,26 VX Nerve M55 Rockets , ,80 VX Nerve 155mm Projectiles , ,00 00 VX Nerve 8" Projectiles , ,50 VX Nerve Land Mines , ,00 VX Nerve Ton Containers 66, , ,30418 Tonnen 383,

10 DANKE! FRAGEN?? 37

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