Giftstoff

Als Gift (althochdeutsch Gabe) oder auch Giftstoff bezeichnet man einen Stoff, der Lebewesen über ihre Stoffwechselvorgänge oder durch Berührung oder Eindringen in den Körper (bereits in vergleichsweise geringer Dosis) einen Schaden zufügen kann. Ein für den Menschen allgemein in der Natur wirksamer, giftiger Stoff wird dagegen Umweltgift genannt.

Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung von Giften, ihrer Wirkung und deren Behandlung beschäftigt, ist die Toxikologie. Sie befasst sich mit giftigen Stoffen und Stoffgemischen, Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, mit den physiologischen Mechanismen der Giftwirkung und deren quantitativen Aspekten.

Der durch ein Gift angerichtete Schaden kann in vorübergehender Beeinträchtigung, dauerhafter Schädigung oder Tod bestehen. Bei anhaltender schädigender Gifteinwirkung spricht man von chronischer Vergiftung, bei einer Gifteinwirkung, die umgehend zu einer Schädigung führt, von einer akuten Vergiftung.

Als Gefahrstoffe sind Gifte eingeteilt in sehr giftig und giftig sowie gesundheitsschädlich (früher mindergiftig).

Bei Verdacht auf Vergiftung sollte man sich an den Giftnotruf wenden.

Der Schädel mit gekreuzten Knochen ist das traditionelle Piktogramm für Gift.

Begriffsklärung

Toxizität (Giftigkeit)

Die Verträglichkeit einer Substanz ist für viele Lebewesen oder Gruppen von Lebewesen unterschiedlich.

In Landwirtschaft und Industrie werden Giftstoffe als Pestizide zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt, insbesondere pflanzenschädigende Substanzen als Herbizide, insektenschädigende Substanzen als Insektizide sowie Fungizide gegen schädliche Pilze.

Grundsätzlich können alle dem Organismus zugeführten Stoffe oberhalb einer gewissen Dosis Schaden anrichten. Dies gilt sogar für unverzichtbare Substanzen wie Vitamine, Salze, Nährstoffe und Wasser. Paracelsus (1493-1541) prägte daher schon früh den auch heute noch gültigen Grundsatz:

„Dosis sola venenum facit“ (deutsch: „Allein die Menge macht das Gift“)

„Alle Dinge sind Gift und nichts ohne Gift“

Die Toxizität, also das Ausmaß der Giftwirkung eines Toxins in Abhängigkeit von der Dosis, wird von vielen Faktoren bestimmt, die unter anderem bei der Pharmazeutischen Technologie (Galenik, Herstellung von Arzneistoffen) und bei der Form der Verabreichung beachtet werden müssen.

Schnell toxisch wirken vor allem Substanzen mit guter Löslichkeit in Körperflüssigkeiten. Dies gilt insbesondere bei oraler Aufnahme durch die Einwirkung des Speichels. Da der Körper verschiedene Toxine abzubauen vermag, ist auch der zeitliche Verlauf der Aufnahme (akut, subakut, chronisch), sowie die Wirkung der Umgebungstemperatur auf die Geschwindigkeit der Stoffwechselvorgänge wichtig bei der Beurteilung der Giftigkeit.

Ebenso ist die körperliche Verfassung eines Lebewesens von großer Bedeutung. Bei Menschen und allgemein Säugetieren ist dabei vor allem der Gesundheitszustand, insbesondere der Zustand des Immunsystems, das Geschlecht, Alter, Körpergewicht und eine mögliche Toleranz durch frühere Gaben des Toxins von Bedeutung. Insekten wie beispielsweise Läuse zeigen dagegen oft eine höhere Immunität gegenüber Giftstoffen.

Bei der Nanotechnologie können Substanzen wegen ihrer (Nano-)Größe toxisch werden, weil ihnen diese erlaubt, Körperschranken (Haut, Lunge, Blutkreislauf, Gehirn usw.) zu durchbrechen.

Die Wirkungen toxischer Substanzen lassen sich teilweise durch natürliche oder künstlich hergestellte Gegengifte aufheben oder zumindest unter die tödliche Dosis abmildern.

Abgrenzung des Begriffs Gift

• Allgemein ist die nicht einfache Unterscheidung in Schadstoff und Giftstoff gegeben.
• Viren und Bakterien sind als Krankheitserreger selbst nicht giftig. Ihre Ausscheidungsprodukte zeigen dagegen sehr oft toxische Wirkung und rufen das für Vergiftungen typische Krankheitsbild hervor. Von Lebewesen ausgeschiedene Giftstoffe oder Abfallprodukte werden in der Pharmakologie als Toxine bezeichnet. Inaktivierte Formen dieser Toxine, die Toxoidimpfstoffe, werden bei Impfungen gegen Diphtherie und Tetanus verwendet. Toxoide sind entgiftete Toxine, die aber noch eine Immunantwort im geimpften Körper auslösen können.
• Ebenso gelten Substanzen oder Gegenstände, die ein Lebewesen ausschließlich mechanisch oder über Strahlung schädigen, nicht als Gift.

Giftwirkung für den Menschen

Um die Giftigkeit (Toxizität) von Toxinen miteinander vergleichen zu können, werden Tierversuche unter standardisierten Bedingungen herangezogen. Die häufig angegebene LD₅₀ zum Beispiel gibt an, welche Stoffmenge, bezogen auf das Körpergewicht, bei der Hälfte einer Versuchstierpopulation zum Tod führt. Dabei steht LD für letale Dosis.

Das tödlichste bekannte Gift ist das Botulinumtoxin, welches unter anderem in verdorbenen Fleisch- und Fischkonserven oder in Käse vorkommen kann.

Gifte greifen an unterschiedlichen Rezeptoren im Organismus an. Häufig betroffene Organe bei akuten Vergiftungen sind Leber (Hepatotoxine, zum Beispiel durch Paracetamol), Niere (Nephrotoxine) sowie Gehirn und Nerven (Neurotoxine wie Botulinustoxin und Kampfstoffe wie VX, Sarin oder Soman). Einige Gifte greifen in die innere Atmung ein, so zum Beispiel Nitrite und Kohlenstoffmonoxid, die das Hämoglobin blockieren, oder Kaliumcyanid (Cyankali), das die Atmungskette der Zellen blockiert.

Je nach Verhalten des Giftstoffe an den Rezeptoren wird zwischen Konzentrationsgift und Summationsgift unterschieden.^[1]

Bei einem Konzentrationsgift nimmt die Wirkung mit zunehmender Konzentration des Giftstoffes an den Rezeptoren zu. Wird der Giftstoff, beispielsweise durch Stoffwechselvorgänge oder Ausatmen, wieder vollständig – ohne die blockierten Rezeptoren geschädigt zu haben – abgebaut, so klingt auch die Wirkung wieder vollständig ab.
Bei einem Summationsgift, auch Kumulationsgift oder c·t-Gift genannt, bewirkt der Giftstoff eine irreversible Veränderung der Rezeptoren. Die Wirkung bleibt auch nach der Ausscheidung des Wirkstoffs aus dem Körper bestehen. Bei einer weiteren Gabe können die Giftstoffmoleküle einen Teil der noch verbliebenen Rezeptoren wieder irreversibel schädigen. Die Einzelwirkungen können sich so aufsummieren. Die Giftstoffaufnahme kann dabei kontinuierlich oder auch schubweise stattfinden. Die Wirkung (W) ergibt sich aus dem Produkt von Konzentration (c) und Expositionsdauer (t) als W=c·t (siehe Haberschen Regel).

Ein Beispiel zur Veranschaulichung:
Tabakrauch enthält das hochtoxische Nikotin. Es blockiert reversibel ohne Schädigung die nikotinischen Acetylcholinrezeptoren. Nach kurzer Zeit werden die Rezeptoren wieder freigegeben und es stellt sich bei Nikotinabhängigen der Drang zum Rauchen ein. Auch über viele Jahre genommen zeigt Nikotin keine chronische Schädigung des Organismus. Nikotin ist ein typisches Konzentrationsgift. Daneben enthält Tabakrauch auch mehrere krebserregende Verbindungen. Am bekanntesten ist das Benzo[a]pyren, das eine relativ geringe akute Toxizität aufweist, aber ein typisches Summationsgift ist. Es bewirkt, in kleinsten Dosen über viele Jahre aufgenommen, ein erheblich erhöhtes Risiko für eine Lungenkrebserkrankung.

Beispiele unterschiedlicher Giftwirkung

• Gift-„Cocktails“, wie sie manchmal mit Mord- oder Suizidabsicht zusammengestellt werden, sind meist „giftiger“ als die Summe der Einzelsubstanzen („Potenzierung“). Dies gilt auch für die Kombination subtoxischer Mengen von Umweltgiften, die zusammen sehr wohl schädigend wirken können.
• Metallisches Quecksilber ist beim Verschlucken weniger giftig als bei der Inhalation der Dämpfe.
• Eine Dosis Ethanol, die im Laufe eines Abends (also subakut) in Form von Bier eingenommen und vertragen wird, kann bei akuter Zufuhr als Schnaps zu ausgeprägteren und eventuell gefährlichen Vergiftungserscheinungen führen.
• Die Einnahme von 10 Litern Wasser auf einmal (destilliert oder nicht) kann für einen Erwachsenen tödlich sein. Es kommt zur Hyponatriämie (Unterversorgung mit Natrium durch osmotischen Entzug). Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine toxische Wirkung des Wassers an sich, sondern um einen schädlichen Verdünnungseffekt.
• Reine Sauerstoffatmosphäre ist akut schädlich und kann für Neugeborene tödlich sein.
• Ein durch Krankheit vorgeschädigter Organismus reagiert empfindlicher auf Gifte als der eines Gesunden.
• Eine Dosis Digitoxin, die bei einem Erwachsenen therapeutisch wirkt, kann für ein Kind oder einen älteren Menschen tödlich sein.
• Alkohol ist für Menschen mit verminderter oder veränderter Alkoholdehydrogenase in wesentlich geringerer Dosis tödlich.
• Das Theobromin der Schokolade (bzw. des Kakao) ist für den Haushund ziemlich giftig.
• Wiederholte Giftzufuhr führt bei vielen Substanzen zur Toleranzentwicklung. So gab es früher Arsenikesser, die zum Teil das Mehrfache einer gewöhnlich akut tödlichen Dosis von Arsenik (As₂O₃) ohne (akute) Beeinträchtigung zu sich nahmen um sich gegen Giftanschläge zu schützen. Ein näherliegendes Beispiel ist Heroin (ein Opioid), gegen das der Mensch eine ausgeprägte Toleranz entwickelt.
• Weißer Germer, eine für die meisten Säugetiere hochgiftige Pflanze, die von Rothirschen in der Brunft verzehrt wird.
• Vergiftungen mit Schlafmitteln führen zum Teil über Störungen der Temperaturregulation mit Auskühlen des Organismus zum Tod. Wenn der Auskühlung entgegengewirkt wird (Bettdecke, Heizung), wird eine Überdosis unter Umständen vertragen, die im Freien tödlich gewesen wäre.

Einteilung von Giften

Giftstoff als Gefahrstoff

Während allgemein giftige Schadstoffe als umweltgefährlich (N) eingestuft werden, werden Stoffe nach der Wirkung auf den Menschen als Gefahrstoff in sehr giftig (T+), giftig (T) sowie gesundheitsschädlich (Xn) (veraltet „mindergiftig“) eingestuft.

Gefahrensymbol mit Gefahrenbezeichnung		Kenn- buchstabe	Einstufung	Beispiele
	sehr giftig	T+	wenn sie in sehr geringer Menge beim Einatmen, Verschlucken oder Aufnahme über die Haut zum Tode führen oder akute oder chronische Gesundheitsschäden verursachen können	Heroin, Nikotin, Thallium, LSD
	giftig	T	wenn sie in geringer Menge beim Einatmen, Verschlucken oder Aufnahme über die Haut zum Tode führen oder akute oder chronische Gesundheitsschäden verursachen können; auch alle CMR-Stoffe werden mit T gekennzeichnet	Methanol, Tetrachlormethan
	gesundheitsschädlich	Xn	wenn sie bei Einatmen, Verschlucken oder Aufnahme über die Haut akute oder chronische Gesundheitsschäden verursachen können	Kaliumchlorat

Die Regelungen sind EU-weit konform. Nach dem schweizerischen Giftgesetz erfolgte die Einteilung in Giftklassen, seit 2005 gelten aber auch die EU-Gefahrensymbole.

Als Gefahrgut im Transport, die auf der Straße durch das ADR geregelt wird, haben Giftstoffe die Gefahrgutklasse 6.1 – Giftige Stoffe oder, im Fall von Gasen, 2 mit den Gefahrengraden T (giftig); TF (giftig und entzündlich); TC (giftig und ätzend); TO (giftig und brandfördernd); TFC (giftig, entzündlich und brandfördernd); TOC (giftig, brandfördernd und ätzend) ^[2] und eine Nummer zur Kennzeichnung der Gefahr (Kemler-Zahl) 6.^[3]

Gefahrgutklasse			Einstufung	Beispiele
	Klasse 6.1	Giftige Stoffe	Stoffe, von denen aus Erfahrung bekannt oder nach tierexperimentellen Untersuchungen anzunehmen ist, dass sie nach dem Einatmen, Verschlucken oder Berühren mit der Haut bei einmaliger oder kurzer Einwirkung in relativ kleiner Menge zu Gesundheitsschäden oder dem Tod eines Menschen führen können.	Cyanwasserstoff (Blausäure), Arsen, Pestizide
	Klasse 2, Gefahrengruppen T, TF, TC, TO, TFC, TOC	Gase (giftig)	Gase, a) die dafür bekannt sind, so giftig und ätzend in bezug auf den Menschen zu sein, dass sie eine Gefahr für die Gesundheit darstellen, oder b) von denen angenommen wird, dass sie giftig oder ätzend in bezug auf den Menschen sind, weil sie bei der Prüfung gemäß Rn. 2600 Abs. 3 einen LC50-Wert für die akute Giftigkeit von höchstens 5 000 mml/m3 (ppm) aufweisen	Chlorgas, Chlorwasserstoff, Schwefeldioxid [4]

Als Giftige Substanz tragen Giftstoffe typischerweise die R-Sätze 20–28 (Gesundheitsschädlich/Giftig/Sehr giftig beim Einatmen/bei Berührung mit der Haut/beim Verschlucken), R29, 31, 32 (Entwickelt giftige Gase bei Berührung mit anderen Substanzen), sowie R50–59 (Umweltgifte). Aber auch etliche andere R-Sätze beschreiben Giftwirkungen im medizinischen oder rechtlichen Sinne (Reizwirkung, Krebsrisiko, Erbgutschädigend, …).

Eine Liste der in Wikipedia beschriebenen giftigen und sehr giftigen Stoffe befindet sich in der Kategorie:Giftiger Stoff.

Juristische Definition

Nach herrschender Ansicht ist ein Gift jeder organische oder anorganische Stoff, der nach seiner Art, der beigebrachten Menge, der Form der Beibringung und der Körperbeschaffenheit des Opfers durch chemische oder chemisch-physikalische Wirkung die Gesundheit zu beschädigen geeignet ist.

Beigebracht ist ein Gift dann, wenn eine Körper-Stoff-Beziehung hergestellt wurde.

Der Gesetzgeber bezieht sich dabei ausdrücklich auf die Klassifikation als Gefahrstoff (etwa § 3 Abs. 1 Z 6 und 7 ChemG 1996, Österreich), wobei insbesondere auch die als gesundheitsschädlich bezeichneten Stoffe miteinbezogen sind (etwa § 35 Z 1 ChemG 1996). Sowohl den Chemikaliengesetzen wie auch der Gefahrstoffverordnungen reicht schon ein hinreichend begründeter Verdacht auf Giftigkeit, einen Stoff als Gift einzustufen.

Das Beibringen von Gift wird (in Deutschland nach § 224 Abs. 1 Nr. 1 Alt. 1 StGB) als gefährliche Körperverletzung bestraft.

Pharmazeutische Einteilung

1. Medikamente
   1. Psychopharmaka
   2. Hypnotika
   3. Analgetika/Schmerzmittel
2. Chemikalien
   1. Lösungsmittel/Flüssigkeitsgifte
   2. Säuren, Laugen
   3. Mineralölprodukte
   4. Blutgifte
   5. Chemische Kampfstoffe
3. Haushaltsprodukte
   1. Insektizide
   2. Reinigungsmittel
   3. Kosmetika
4. Gase
   1. Kohlenstoffmonoxid
   2. Kohlenstoffdioxid
   3. Reizgase
5. Drogen
   1. Alkohol
   2. Nikotin
   3. Coffein
   4. Opiate, Heroin
   5. Kokain
   6. Amphetamin
   7. Peptide und Alkaloide
6. Nahrungsmittel
   1. Bakterien
   2. Giftpflanzen
   3. Giftpilze
7. Atemgifte

Beispiele einzelner Gifte des Menschen

Giftigkeit einiger ausgewählter Substanzen Substanz Herkunft Tödliche Dosis * (LD50) Botulinumtoxin bact. 0,0000021 [5] Tetanustoxin bact. 0,000007 [5] Ricin pflanzl. 0,0014 [5] Diphtherietoxin bact. 0,021 [5] Dioxine, TCDD chem. 0,07 [5] Tetrodotoxin Fisch 0,7 [5] Saxitoxin Muschel 1,4 [5] Bufotoxin Frosch 27,3 [5] Curarin pflanzl. 35 [5] weißer Phosphor chem. 50 [5] Heroin halbsynth. 50 [5] Sarin chem. Kampfstoff 53 [5] Nikotin pflanzl./Alkaloid 70 [5] Cyankali chem. 250 [5] Phenobarbital med. 7.000 [5] Ethanol (Alkohol) biosynth. 179.900 [5]

*in Milligramm pro Mensch (70 kg).

Pflanzliche Gifte

Nikotin (Tabakpflanze); Taxane (Eiben); Digitoxin (Fingerhut); Strychnin (Brechnuss); Coniin (Schierling); Aconitin (Eisenhut); Tropan-Alkaloide (Tollkirsche, Stechapfel, Engelstrompete, Bilsenkraut); Rizin (Rizinus); Curare; Colchicin (Herbstzeitlosen)

Pilz- und Bakteriengifte

Acromelalga; Amatoxine (Knollenblätterpilz); Botulinustoxin (Clostridium botulinum); Exotoxin A (Pseudomonas aeruginosa); Shiga-Toxin (Shigella dysenteriae); Vero-Toxin (Escherichia coli); Mykotoxine (Schimmelpilze)

Tierische Gifte

Schlangengift; Bienengift; Hornissengift; Gifte der Skorpione; Spinnengift; Fischgift (Kugelfische); Gifte wirbelloser Meerestiere (Seewespe, Blaugeringelten Kraken); Pfeilgift (Pfeilgiftfrosch u.a.); Amphibiengifte; Gift der männlichen Schnabeltiere

Andere Gifte

Alkohol; Ammoniak; Arsenik; Beryllium; Cyanwasserstoff (Blausäure); DDT; Parathion; Kaliumcyanid (Cyankali); Kohlenstoffmonoxid; Schwefelwasserstoff; die meisten Schwermetalle, z. B. Arsen oder Plutonium; Phosphin; einige Phenole; Methanol

Einzelnachweise

1. ↑ Universität Potsdam: Toxikodynamik eingesehen am 1. November 2008
2. ↑ ADR 2007, Annex A, Part 2 Abschnitt 2.2.2.1.3 (englisch)
3. ↑ ADR 2007, chapter 2.2 class specific provisions
4. ↑ ADR 2007 Annex A, Part 3, Table A: Dangerous goods list (PDF, englisch)
5. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o p} Forth, Henschler, Rummel: Pharmakologie und Toxikologie. Erweitert von: W.H.Hopff. B.I.W.- Verlag, Mannheim 1992.1996S. 749 (6. Auflage). ISBN 3-437-42520-X

Literatur

• Weilemann, Kelbel, Reinecke, Ritter-Weilemann: Giftberatung Pflanzen. 2000. ISBN 3-7741-0812-9
• Oliver Sauer, Sacha Weilemann: Drogen – Eigenschaften, Wirkungen, Intoxikationen. ISBN 3-87706-601-1
• L.S. Weilemann, H.J. Reinecke: Notfallmanual Vergiftungen. 1996. ISBN 3-13-102591-3
• Thomas Börner (2001): Die Toxine der Cyanobakterien: Neue bioaktive Verbindungen. In: Biologie in unserer Zeit. Bd. 31, S. 108–115. doi:10.1002/1521-415X(200103)31:2<108::AID-BIUZ108>3.0.CO;2-S
• Dietrich Mebs (2006): Herkunft eines Froschtoxins. In: Naturwissenschaftliche Rundschau. Bd. 59, S. 263–264.

Siehe auch

• Giftnotruf
• Lebensmittelvergiftung
• Giftspritze, Hinrichtung durch Gift
• Chemikaliengesetz (Schweiz) (auch Giftgesetz genannt)

Weblinks

• Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitsschutz, International Chemical Safety Cards (ICSC) - Deutsche Version
• Giftinfo.de, Beratungsstelle bei Vergiftungen - Antidotarium
• Schweizerisches Toxikologisches Informationszentrum
• Cameo Chemicals, database of hazardous materials (eng.)
• ATSDR - ToxFAQs™: Hazardous Substance Fact Sheets (eng.), Gesundheitsministerium der Vereinigten Staaten

Spezielles

• zu Pflanzengiften: siehe Liste giftiger Pflanzen
• Welt.de, Die Rezepte der Giftköche, mit Links zum Fall Litwinenko, einer Polonium-Vergiftung im Herbst 2006

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