myrkyllisyys

Myrkyllisyys eli toksisuus kuvaa kemiallisten aineiden kykyä aiheuttaa elimistön toiminnan häiriöitä tai rakenteellisia vaurioita. Myrkytyksillä tarkoitetaan kemikaalien tai kemiallisten aineiden aiheuttamia vakavia tai jopa tappavia häiriöitä. Haitallisuus ei rajoitu erityisiin "myrkkyihin", vaan mikä tahansa luonnollinen kemiallinen aine tai ihmisen valmistama kemikaali voi aiheuttaa haittoja. Esimerkiksi hivenaineet ovat välttämättömiä ihmiselle, mutta liian suurina annoksina ne voivat olla haitallisia elimistölle. Toksikologia on tieteenala, joka tutkii aineiden haitallisia vaikutuksia eläviin organismeihin.^[1]

Myrkyllisyyden käsite

Paracelsus esitti ensimmäisenä, että aineita ei voi luokitella myrkyllisiksi ja ei-myrkyllisiksi, vaan aineen myrkyllisyys riippuu annoksesta.^[2]

»saks. Was ist das nit gifft ist: alle ding sind gifft und nichts ohn gifft.
Allein die dosis macht das ein ding kein gift ist.^[1] »

Tämä ei tietenkään tarkoita sitä, että kaikki aineet olisivat yhtä myrkyllisiä, vaan erot ovat suuria. On olemassa ihmiselle inerttejä aineita, kuten esimerkiksi helium, mutta suuri pitoisuus sitäkin aiheuttaa hapenpuutteen, joka on yksi tyypillinen toksisuuden vaikutusmekanismi.

Kemikaalien mahdollinen haitallisuus heijastuu myös lainsäädännössä siten, että vuodesta 1969 voimassa ollut myrkkylaki kumottiin vuonna 1989 ja tilalle säädettiin kemikaalilaki.^[3] Kemikaalien hallinnointiin vaikuttavat Suomessa kemikaalilain ohella mm. REACH-asetus^[4] ja CLP-asetus.^[5]

Yleisen haitallisuuden periaatetta kuvaa se, että lääkkeiden ohella tärkein kuolemaan johtavia myrkytyksiä aiheuttava aine Suomessa on alkoholi, jonka myrkyllisyys on suhteellisen vähäinen mutta annos siihen nähden tavattoman suuri. Alkoholimyrkytykseen kuolee Suomessa noin 400 ihmistä vuodessa (kaikkiaan tuhannesta myrkytyskuolemasta).^[6] Toisaalta "supermyrkylliseksi" luonnehditun TCDD:n ("dioksiini", 2,3,7,8-tetraklooridibentso-p-dioksiini) ei tiedetä aiheuttaneen maailmassa yhtään kuolemantapausta. Jopa Ukrainan silloinen presidenttiehdokas Victor Juštšenko selvisi vuonna 2004 murhayrityksestä TCDD:llä, vaikka sinänsä pieni annos oli toksisuuteen nähden suuri.^[7]

Myrkky

Myrkkynä voidaan pitää erityisesti ainetta, jonka käyttötarkoitus on haitata elävää organismia tai tappaa, esimerkiksi käärmeenmyrkky, ampiaisenmyrkky, monien kasvien myrkyt, hyönteisten hävittämiseen käytetty hyönteismyrkky tai murhatarkoituksessa käytetty arsenikki. Myrkkyinä voidaan pitää myös pieninä annoksina haittaa aiheuttavia kemikaaleja ja kemiallisia aineita. Kemikaaliasetus^[8] määrittelee erittäin myrkyllisiksi kemikaaleiksi aineet, jotka hyvin pieninä annoksina aiheuttavat vakavaa haittaa, ja myrkyllisiksi kemikaaleiksi aineet, jotka pieninä annoksina voivat aiheuttaa vakavaa haittaa. Myrkky ja myrkyllisyys on siis erotettava toisistaan myrkyllisyyden ollessa paljon myrkkyjä laajempi käsite.

Toksisuuden luonne

Myrkyllisyyden ja haitallisuuden luonne voi olla moninainen. Haitta elimistölle voi olla rakenteellinen, jolloin muutokset voidaan nähdä paljain silmin tai mikroskoopilla kudoksen tuhoutumisena tai solujen kuolemana. Esimerkkejä ovat voimakkaiden emästen aiheuttamat ihon syöpymät tai silmävammat, mutta myös esim. alkoholin aiheuttama maksavaurio.

Useammin vaikutus on kuitenkin biokemiallinen, jolloin aine haittaa jonkin entsyymin, välittäjäaineen tai elintoimintoja säätelevän reseptorin toimintaa. Biokemialliset muutokset voivat olla palautuvia, mutta jos niillä on toissijaisia vaikutuksia, voi syntyä pysyviä vaurioita. Tyypillinen on häkämyrkytys, jossa häkä eli hiilimonoksidi estää hemoglobiinia kuljettamasta happea. Tämä vaikutus on täysin ohimenevä ja palautuva, mutta hapenpuute on voinut aiheuttaa aivovaurion, joka on pysyvä.

Kemikaalin vaikutus voi olla myös toiminnallinen, jolloin siihen ei voida osoittaa rakenteellista tai biokemiallista syytä. Esimerkkejä ovat liuottimista tuleva huumaantuminen tai päänsärky, hallusinaatiot, sydämen rytmihäiriöt tai suolen toiminnan häiriöt. Toiminnallinenkin toksisuus on usein ohimenevää ja toiminnot palautuvat, mutta vaikutukset voivat olla vakaviakin, jos esim. sydämen rytmihäiriöt aiheuttavat aivojen hapenpuutteen.

Toksisuus voi olla välitöntä kuten häkämyrkytys, tai tulla viivästyneesti kuten alkoholin aiheuttama maksakirroosi tai tupakansavun aiheuttama keuhkosyöpä. Viivästynyt toksisuus voi aiheutua siitä, että se edellyttää aineen vähittäistä kertymistä elimistöön kuten kadmiumin aiheuttama munuaisvaurio. Se voi seurata pienehköstäkin altistuksesta, jos se on jatkuvaa kuten alkoholinkäyttö. Se voi aiheutua myös siitä, että haitan itsensä kehittymiseen kuluu aikaa. Tyypillinen tällainen haitta on syövän kehittyminen, joka vahvan syöpää aiheuttavan aineen kohdalla voi seurata lyhyestäkin voimakkaasta altistuksesta, mutta toteutua vasta vuosien tai vuosikymmenien päästä.

Monien myrkyllisten ja haitallisten aineiden vaikutus on välillinen. Esimerkiksi metanoli muuntuu vasta maksassa kanta-ainetta myrkyllisemmiksi formaldehydiksi ja edelleen formiaatiksi (muurahaishappo).

Hyöty ja haitta

Kaikkien aineiden potentiaalisesta haitallisuudesta seuraa myös se, että myrkyllisyyttä ja haitallisuutta joudutaan vertaamaan aineesta saatavaan hyötyyn. Tyypillisimmillään tämä nähdään lääkkeiden kohdalla. Kaikki lääkkeet voivat aiheuttaa myös haittoja ja suurina annoksina myrkytyksen. Tällöin on tärkeää, kuinka etäällä toisistaan ovat hyödyllinen ja haitallinen annos. Tätä etäisyyttä kutsutaan turvallisuusmarginaaliksi. Penisilliini on erittäin myrkyllinen monille bakteereille, mutta se on hyvin vähän toksinen ihmiselle, koska se estää bakteeria rakentamasta itselleen solunseinää, jollaista ihmisen soluissa ei lainkaan ole. Siksi se on allergiaa lukuun ottamatta hyvin turvallinen antibiootti. Sen sijaan monet syöpälääkkeet ovat vain vähän enemmän myrkyllisiä syöpäsoluille kuin normaaleille soluille. Siksi jo normaalissa hoidossa tulee usein toksisia haittoja.

Samasta aineesta voi olla annoksesta riippuen sekä hyötyä että haittaa. A-vitamiini on välttämätön monien elinten kasvulle ja silmän verkkokalvon toiminnalle. Toisaalta suuret annokset ovat varsin toksisia ja raskauden aikana sikiötä vaurioittavia.^[9]

Myrkyllisten aineiden ominaisuuksia

Myrkylliset aineet haittaavat jotain elämälle välttämätöntä (useimmiten biokemiallista) prosessia. Koska näitä prosesseja on paljon, myös eri aineiden tai ainetyyppien toksiset vaikutusmekanismit ja riskit poikkeavat toisistaan huomattavasti. Myrkky voi olla vaarallinen vain tietyn annoksen yläpuolella, etenkin jos vaikutus perustuu siitä syntyvään aineenvaihduntatuotteeseen. Usein elimistö pystyy neutraloimaan tällaisen aineen tietyyn rajaan asti (esim. parasetamoli). Monille aineille ei tunneta ainakaan tarkkaa rajaa, jonka alapuolella sen annos olisi haitaton (genotoksiset karsinogeenit).

Myrkky voi olla orgaaninen tai epäorgaaninen yhdiste tai alkuaine. Luonnossa orgaanisia myrkkyjä on esimerkiksi myrkkykasveissa, myrkkysienissä ja myrkkykäärmeissä. Epäorgaanisia myrkkyjä ovat muun muassa monet raskasmetallit ja niiden yhdisteet. Esimerkiksi Bangladeshissä pohjavedessä on luonnostaan niin paljon arsenikkia, että sen juominen sellaisenaan on vaarallista.

Myrkky voi joutua elimistöön ravinnon tai varsinkin myrkylliset kaasut tai helposti haihtuvat nesteet myös hengitysilman mukana. Myrkylliset nesteet voivat absorboitua myös ihon läpi. Myrkkyjä on olemassa elimistöön (tai ympäristöön) kertyviä ja nopeasti poistuvia ("hajoavia"). Myrkylliset metallit, kuten lyijy ja elohopea, ovat tyypillisiä kertyviä myrkkyjä, ja pienikin määrä toistuvasti on jo haitallista. Sen sijaan esimerkiksi bentsoehappoa, joka on myrkyllinen suurina annoksina, käytetään säilöntäaineena elintarvikkeissa, koska pieni määrä ei ole haitallista terveydelle, ja jatkuvassakin käytössä se poistuu elimistöstä nopeasti munuaisten kautta virtsaan.

Myrkyllisten aineiden käyttö

Monia myrkyllisiä aineita käytetään torjunta-aineina haitallisten eliöiden kuten tuhohyönteisten, rikkaruohojen tai rottien hävittämiseen. Tällöin tavoitteena on, että aine olisi kohdelajille tappavan myrkyllinen, mutta ihmiselle ja muille eläimille mahdollisimman vaaraton. Tällaista valikoivaa myrkyllisyyttä käytetään hyväksi erityisesti lääketieteessä, kun antibioottien avulla tapetaan sairauksia aiheuttavia bakteereja. Monien muidenkin lääkkeiden vaikutus perustuu itse asiassa myrkyllisyyteen. Esim. digitalis häiritsee sydänlihassolujen natrium-kaliumpumpun toimintaa, mutta sopivana määränä tämä tehostaa lihaksen toimintaa ja on siis hyödyksi sydämen vajaatoiminnassa.^[10]

Myrkkyjä on kautta aikojen käytetty runsaasti myös rikollisiin tarkoituksiin. Niillä on tehty myrkytysmurhia, mutta niitä on käytetty myös kuolemantuomioiden täytäntöönpanoon. Myös sotilaallisiin tarkoituksiin on varsinkin ensimmäisessä maailmansodassa käytetty myrkyllisiä taistelukaasuja. Nykyisin niiden käyttö katsotaan kuitenkin sotarikokseksi.

Hyvinkin myrkyllisiä aineita käytetään moniin tarkoituksiin muiden ominaisuuksiensa kuin myrkyllisyytensä vuoksi. Laajassa teollisessa käytössä ovat esimerkiksi vetyfluoridi, joka on tappavan myrkyllistä ihon kautta, ammoniakki, joka on myrkyllinen kaasu, ja fosgeeni, jota on käytetty kemiallisessa sodankäynnissä. Näiden käytölle on kuitenkin hyvät syynsä: esimerkiksi vetyfluoridi syövyttää piitä, ammoniakista tehdään lannoitteita, fosgeeni muodostaa polykarbonaattimuoveja. Monet kemian teollisuuden synteesien välituotteet saattavat olla hyvin reaktiivisia ja myrkyllisiä. Myrkyllisiä aineita käytettäessä on kuitenkin noudatettava ankaria turvallisuusmääräyksiä. Erityisesti on varottava, etteivät myrkylliset aineet sellaisenaan pääse leviämään ympäristöön; muussa tapauksessa ne voivat aiheuttaa äkillisen myrkytysuhan (esim. Bhopalin onnettomuus) tai niistä tulee vaarallisia ympäristömyrkkyjä (esim. Seveson onnettomuus).

Lainsäädäntö

Myrkylliset ja haitalliset kemikaalit jaetaan Euroopan unionin säännöissä myrkyllisyyden perusteella kolmeen ryhmään: erittäin myrkylliset aineet (T+), myrkylliset aineet (T) ja haitalliset aineet (Xn). EU-luokituksessa myrkyiksi ei luokitella aineita, jotka ovat pelkästään syövyttäviä eli aiheuttavat vain paikallista kudostuhoa. Kuitenkin on olemassa joitain aineita, jotka ovat sekä syövyttäviä että tappavan myrkyllisiä ihokosketuksessa.

Suomessa voimassa olevan kemikaaliasetuksen mukaan

1. erittäin myrkyllisiä kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka hyvin pieninä annoksina hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä aiheuttavat kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan
2. myrkyllisiä kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka pieninä annoksina hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä aiheuttavat kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan, ja
3. haitallisia kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä voivat aiheuttaa kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan.

Lisäksi asetus tuntee terveydelle vaaralisten kemikaalien ryhminä ärsyttävät, herkistävät, syöpää aiheuttavat eli karsinogeeniset, perimää vaurioittavat eli mutageeniset ja lisääntymiselle vaaralliset eli teratogeeniset kemikaalit.^[11]

Käytännössä aineen myrkyllisyys määritellään sen mukaan, mikä määrä ainetta on eläinkokeissa todettu tappavaksi. Euroopan unionin alueella, myös Suomessa, ainetta pidetään:

• erittäin myrkyllisenä, jos sen
  • LD50-arvo nieltynä (rotilla) on alle 25 mg/kg,
  • LD50-arvo ihon kautta (rotilla tai kaniineilla) alle 50 mg/kg taikka
  • LC50-arvo hengitettynä (rotilla) on alle 0,25 mg / L / 4 h
• myrkyllisenä, jos sen
  • LD50-arvo nieltynä on 25–200 mg/kg,
  • LD50-arvo ihon kautta alle 50–400 mg/kg taikka
  • LC50-arvo hengitettynä on 0,25–1 mg / L / 4 h, tai
• haitallisena, jos sen
  • LD50-arvo nieltynä on 200–2000 mg/kg,
  • LD50-arvo ihon kautta 400–2000 mg/kg tai
  • LC50-arvo hengitettynä on 1–5 mg/dm³/4 h.^[12]

Myrkyllisten aineiden myyntipakkaukset on merkittävä myrkyn merkillä, joka on musta pääkallo oranssilla pohjalla. Haitallisten aineiden myyntipakkauksissa on musta vinoristi oranssilla pohjalla. Lisäksi pakkauksissa on oltava kutakin tällaista ainetta varten vahvistetut lauseet, jotka osoittavat, mikä vaara niistä on (R-lausekkeet) ja miten turvallisuussyistä on meneteltävä (S-lausekkeet).^[13]

Jos joku myrkyttämällä tai muulla siihen verrattavalla tavalla tekee elintarvikkeen terveydelle vaaralliseksi tai pitää myrkytettyä elintarviketta saatavilla, hän syyllistyy terveyden vaarantamiseen. Suomen rikoslain mukaan tällaisesta rikoksesta rangaistaan vähintään neljän kuukauden ja enintään neljän vuoden vankeudella.^[14] Myrkkyjen ja myrkkykaasujen käyttö sota-aseena on määritelty sotarikokseksi, josta Suomen lain mukaan rangaistaan vankeudella vähintään yhdeksi vuodeksi tai elinkaudeksi.^[15]

Myrkyllisiä aineita

Alkuaineita

^[16]

• Arseeni
• Kadmium
• Lyijy
• Elohopea
• Beryllium (pöly)
• Kloori
• Bromi
• Fluori
• Polonium-210 (LD50 arviolta 0,00001 mg/kg - 1pg)
• Tallium

Yliannoksina myrkyllisiä lääkeaineita

^[17]

• Parasetamoli
• Doksepiini
• Klomipramiini
• Digoksiini
• Morfiini
• Bentsodiatsepiinit
• Propofoli
• Barbituraatit

Bakteeriperäisiä myrkkyjä

• Botuliini (LD50 arviolta 0,000001 mg/kg)
• Tetanustoksiini
• Kereulidi
• Valinomysiini

Sieniperäisiä myrkkyjä

^[18]

Pääartikkeli: Sienimyrkky

• Muskariini
• Amatoksiinit
• Gyromitriini
• Iboteenihappo
• Psilosybiini
• Aflatoksiini
• Trikotekeenit
• Fumonisiinit
• Torajyväalkaloidit
• Alkoholi (etanoli)

Kasviperäisiä myrkkyjä

• Belladonnan tropaanialkaloidit hyoskyamiini, atropiini ja skopolamiini
• Digitalisglykosidit
• Kokaiini
• Koniini
• Kurare
• Myristiini
• Nikotiini
• Nodulariini ( LD₅₀ noin 50 μg / painokilogramma vatsaonteloon ^[19] )
• Oopiumi
• Risiini ( LD₅₀ arviolta 0,022mg/kg suoneen tai hengitettynä; 20-30mg/kg nieltynä)
• Solaniini

Eläinperäisiä myrkkyjä

• Ampiaisen ja muiden hyönteisten myrkyt
• Batrakotoksiini
• Käärmeenmyrkyt (esim. Alfa-bungarotoksiini)
• Tetrodotoksiini
• Muurahaishappo

Tuholaismyrkkyjä

• Dimetoaatti
• Kumatetralyyli (rotanmyrkky)
• Malationi
• Varfariini

Kemiallisina aseina käytettyjä myrkkyjä

• Arsiini
• Fosgeeni
• Zyklon B

Hermokaasuja

• Sariini
• VX (LD50 arviolta 0,0023 mg/kg)

Muita myrkyllisiä yhdisteitä

• Ammoniakki
• Arseenitrioksidi ("arsenikki")
• Bentseeni
• Etyleeniglykoli
• Fosfiini
• Metanoli
• Silaani
• Seleenivety
• Hiilimonoksidi (häkä)
• Atsaspirasidit

Katso myös

• Detoksikaatio
• Farmakologia
• Kosteusvauriomikrobit
• Toksikologia
• Riskinarviointi

• Myrkytykset ja niiden antidootit pdf

Kirjallisuutta

• Koulu M, Tuomisto J, Farmakologia ja toksikologia, 7. p., Kustannus Oy Medicina, Kuopio 2007, ISBN 978-951-97316-2-9, myös verkossa http://www.medicina.fi.
• Markku Lahti: Työturvallisuus kemian laboratoriossa (9. painos, Turun yliopisto 2005)
• Klaassen C (toim.): Casarett and Doull's Toxicology: The basic science of poisons, 6. painos. McGraw-Hill, New York 2001. ISBN 0-07-134721-6.
• Marquardt H, Schäfer SG, McClellan R, Welsch F: Toxicology. Academic Press, San Diego, CA 1999. ISBN 0-12-473270-4.

Viitteet