Natuurlijke toxines (HC4)

Alkaloïden (en werking)

→ gebruiken planten als verdedigingsmechanisme (smaken bijvoorbeeld extreem bitter
Een klein beetje helpt tegen de pijn (bijvoorbeeld Morfine)
Een beetje meer leidt tot ademhalingsdepressie en de dood

Zijn lipofiel genoeg om bloed-hersenbarrière te passeren

Solanine - Alkaloïde

= een glycoalkaloïde
Functie/Mechanisme: Zoals je al schreef, is het een remmer van het enzym acetylcholinesterase

• Normaal ruimt dit enzym de neurotransmitter acetylcholine op in de synaps (de spleet tussen zenuwen).

• Als solanine dit enzym remt, blijft acetylcholine aanwezig en blijven de zenuwen signalen afvuren.

• Effect op het lichaam:

  • Maag-darmstelsel: Braken, diarree en hevige buikpijn (directe irritatie van het slijmvlies).

  • Zenuwstelsel: Slaperigheid, verwarring en in ernstige gevallen ademhalingsproblemen of verlamming door de overprikkeling van de zenuwen.

Solanaceae (doornappel) - Alkaloïde

= een tropaanalkaloïden
Functie/Mechanisme: Deze werken precies tegenovergesteld aan solanine. In plaats van het enzym te remmen, blokkeren ze direct de acetylcholinereceptoren (anticholinerge werking).

• Effect op het lichaam:

  • Zenuwstelsel: Hallucinaties, extreme onrust en verwarring.

  • Autonome effecten: Een enorm hoge hartslag, een kurkdroge mond, een gloeiend rode huid en wijd openstaande pupillen ("blind als een mol, rood als een biet, droog als een bot").

Aconitine (Monnikskap) - Alkaloïden

→ koningin van de gifstoffen
Bron: De Monnikskap (Aconitum napellus). Let op: deze plant is zo giftig dat de stof zelfs via de huid kan worden opgenomen als je de plant plukt zonder handschoenen.

• Functie/Mechanisme: Aconitine is een natriumkanaal-activator.

  • In je zenuwen en spieren zitten natriumkanalen (Na+kanalen) die open en dicht gaan om signalen door te geven.

  • Aconitine zorgt ervoor dat deze kanalen open blijven staan. De cel stroomt vol met natrium en kan zich niet meer "herstellen" (repolariseren) voor een volgend signaal. De zenuw of spier raakt daardoor volledig uitgeput en geblokkeerd.

• Effect op het lichaam:

  • Zenuwstelsel: Het begint bijna altijd met een heel specifiek symptoom: tintelingen en gevoelloosheid in de lippen, tong, vingers en tenen. Later volgt spierzwakte en verlamming.

  • Hart (Cruciaal!): Dit is meestal de doodsoorzaak. Omdat de hartspier ook afhankelijk is van die natriumkanalen, raakt het hartritme totaal ontregeld. Dit leidt tot fatale hartritmestoornissen (ventrikelfibrilleren).

  • Maag-darmstelsel: Hevig braken, misselijkheid en buikpijn.

Cocaïne - Alkaloïden

• Bron: De bladeren van de Cocaplant (Erythroxylum coca), die van nature voorkomt in Zuid-Amerika.

• Functie/Mechanisme: Cocaïne is een heropnameremmer van monoaminen (neurotransmitters).

  • Normaal gesproken wordt een neurotransmitter na het afgeven van een signaal weer "opgezogen" door de verzendende zenuwcel (reuptake).

  • Cocaïne blokkeert de transporteiwitten voor Dopamine, Noradrenaline en Serotonine.

  • Gevolg: Deze stoffen blijven veel langer in de synapsspleet aanwezig, waardoor de ontvangende zenuwcel continu geprikkeld blijft.

• Effect op het lichaam:

  • Zenuwstelsel: Extreme euforie en alertheid (door dopamine) en een onderdrukking van honger en vermoeidheid.

  • Cardiovasculair (Hart en vaten): Omdat het ook de heropname van noradrenaline blokkeert, gaat je lichaam in een extreme 'fight-or-flight' modus. Dit leidt tot een hoge bloeddruk, versnelde hartslag en vaatvernauwing (vasoconstrictie).

  • Lokaal verdovend: Cocaïne blokkeert (net als aconitine, maar dan andersom) de natriumkanalen in zenuwen, waardoor pijnsignalen niet doorgegeven kunnen worden. Daarom werd het vroeger veel gebruikt bij oog- en keeloperaties.

Heroïne - Alkaloïden

• Bron: De Slaapbol (Papaver somniferum). De plant maakt van nature de alkaloïde morfine. Door in een laboratorium twee acetylgroepen aan morfine toe te voegen, ontstaat heroïne.

• Functie/Mechanisme: Heroïne is een krachtige agonist van de opioïdreceptoren in het centrale zenuwstelsel.

  • De "Rush": Omdat heroïne door die acetylgroepen veel lipofieler (vetoplosbaarder) is dan morfine, schiet het razendsnel door de bloed-hersenbarrière.

  • Prodrug: Eenmaal in de hersenen wordt heroïne razendsnel weer omgezet in morfine, dat vervolgens de receptoren activeert.

• Effect op het lichaam:

  • Analgetisch: Extreme pijnstilling.

  • Sedatief: Slaperigheid en een gevoel van intense rust/euforie.

  • Ademhalingsdepressie (Gevaar!): Het onderdrukt de prikkel in de hersenstam die zegt dat je moet ademen. Dit is bijna altijd de doodsoorzaak bij een overdosis.

  • Miosis: Extreem vernauwde pupillen ("speldeknop-pupillen"), een klassiek kenmerk van opioïdgebruik.

Nicotine - Alkaloïden

• Bron: De Tabaksplant (Nicotiana tabacum). De plant maakt nicotine aan in de wortels en slaat het op in de bladeren als natuurlijk afweermiddel tegen insecten (het is een krachtig zenuwgif voor kleine beestjes).

• Functie/Mechanisme: Nicotine is een agonist van de nicotine-acetylcholinereceptoren (nAChR).

  • Het "doet alsof" het de neurotransmitter acetylcholine is en bindt zich aan de receptoren in zowel het centrale als het perifere zenuwstelsel.

  • In de hersenen zorgt dit voor de afgifte van een cocktail aan neurotransmitters, waaronder dopamine (beloningsgevoel), adrenaline (alertheid) en serotonine (stemming).

• Effect op het lichaam:

  • Bifasisch effect: Dit is een uniek kenmerk. Bij een lage dosis werkt nicotine stimulerend (hogere hartslag, betere concentratie). Bij een hele hoge dosis werkt het juist blokkerend/verlammend voor de zenuwoverdracht.

  • Cardiovasculair: Het vernauwt de bloedvaten (vasoconstrictie) en verhoogt de bloeddruk, wat op lange termijn schadelijk is voor hart en vaten.

  • Verslaving: Door de snelle dopamine-afgifte in het beloningscentrum van de hersenen is het een van de meest verslavende stoffen die we kennen.

Caffeïne - Alkaloïden

• Bron: Koffiebonen (Coffea), theebladeren (Camellia sinensis), cacaobonen en guaranavruchten. Net als nicotine gebruikt de plant dit als een natuurlijk pesticide om insecten te verlammen of te doden.

• Functie/Mechanisme: Caffeïne is een adenosine-receptorantagonist.

  • Adenosine is een stofje in je hersenen dat zich gedurende de dag ophoopt en zich bindt aan receptoren om je een "slaapsignaal" te geven (je wordt moe).

  • Caffeïne blokkeert deze receptoren zonder ze te activeren. De "rem" van je hersenen wordt er dus tijdelijk afgehaald, waardoor je alert blijft.

• Effect op het lichaam:

  • Centraal zenuwstelsel: Verhoogde alertheid, kortere reactietijd en minder vermoeidheid.

  • Cardiovasculair: Verhoging van de hartslag en bloeddruk (stimulatie van adrenaline-afgifte).

  • Nieren: Het heeft een licht diureticum-effect (je moet sneller plassen), omdat het de heropname van natrium in de nieren remt.

Cyanogene Glucosiden

→ produceren cyanide, komt alleen vrij als plant beschadigt raakt (door bijvoorbeeld eten door een dier) -> komt voor bij roosachtige en vlinderbloemige planten

Cyanide zit in aparte facuole in de cel, wanneer er dus wordt aangevreten dan komt de cyanide vrij, zo probeert de plant zich te beschermen

→ zien we bijvoorbeeld in Cassave

Cassave en Cyanogene Glucosiden

→ CG zitten in cassave, in veel afrikaanse landen is dit een belangrijke bron van voedsel, hierdoor veel vergiftigingen hier:

• Acute HCN vergiftiging

• Chronische HCN vergiftiging:
  - Konzo (tied legs): onomkeerbare verlamming aan de benen, vooral bij kinderen en jonge vrouwen
  - Krop / cretinisme: dwerggroei

• Digoxine & digitoxine, vingerhoedskruid: hartglycosiden, zorgt voor daling van de hartslag, kracht van hartslag stijgt -> kleine therapeutische index (dus zorg voor kleine dosering)

Coumarine & Furanocoumarines

= geurstof in o.a. deodorants en body lotions: ruikt naar hooi & natuurlijke smaakstof in producten waaraan kaneel is toegevoegd

• -> zuiver coumarine is super giftig (o.a. anticoagulens)
  In ratten en muizen -> tumoren in lever, nieren en longen (maar omzetting in mens is beperkt)
  TDI = 0,1 mg/kg lichaamsgewicht (Toelaatbare Dagelijkse Inname)

  • Furanocoumarines (berenklauw)
    veroorzaken huidirritatie, secundaire plantestoffen

Polyfenolen (groep)

→ bijvoorbeeld: flavonoïden en tannines

bittere smaak in bijvoorbeeld wijn, giftig voor insecten (vraat werend) -> irritatie van de darm

• Bron: Fruit (bessen, druiven), groenten, thee, rode wijn, cacao en olijfolie.

• Functie (Plant): Bescherming tegen UV-straling en schimmels; ze geven kleur aan bloemen en vruchten om bestuivers te lokken.

• Functie/Effect (Mens): Ze staan bekend als krachtige antioxidanten. Ze vangen "vrije radicalen" weg die DNA-schade kunnen veroorzaken. Ze werken ontstekingsremmend en kunnen het risico op hart- en vaatziekten verlagen.

• Toxicologie-noot: In zeer hoge doses (supplementen) kunnen ze soms de opname van ijzer in de darmen remmen.

Terpenoïden (groep)

→ bijvoorbeeld Forbol

Sommige zijn sterkt mitogeen (stimuleren celdeling) en andere remmen juist de celdeling (bijvoorbeeld taxol)

Taxol: cytostaticum (medicijn die celdeling remt = chemotherapie) is een krachtig medicijn en kan gebruikt worden tegen kanker

Fytosteroïden

→ deze stoffen lijken qua structuur op cholesterol

Fyto-estrogenen → lijken erg op oestradiol
=

• Zwakke agonist: Als je zelf weinig oestrogeen hebt (bijv. na de overgang), binden ze aan de vrije receptoren en geven ze een licht oestrogeen-signaal af. Dit kan overgangsklachten verminderen.

• Antagonist: Als je zelf al veel oestrogeen hebt, gaan de plantenstoffen "op de stoel zitten" van het sterke menselijke oestrogeen. Omdat de plantenstof veel zwakker is, verlaagt dit het totale oestrogeen-effect in het lichaam. Dit wordt soms onderzocht als bescherming tegen hormoongerelateerde kankers.

Myotoxines

→ gifstoffen uit schimmels

= groeien op platen, vruchten of zaden (bijvoorbeeld moederkoorn en aflatoxines)
& gifstoffen uit paddenstoelen (bijvoorbeeld amantinem, phallaoïdine, psilocybine en psilocine)

Moederkoorn - Myotoxines

= zwarte sporenkapsels van Claviceps purpurea in korenhalmen, zorgt voor verkramping van spieren in darmen en slagaders -> verminderde doorbloeding en uiteindelijk afsterven van ledematen

Aflatoxine - Myotoxines

= Aflatoxine B1 wordt geproduceerd door bepaalde schimmels (zoals op pinda’s of granen). In de lever vindt biotransformatie plaats: je lichaam probeert de stof af te breken, maar maakt hem per ongeluk juist gevaarlijker door hem om te zetten in aflatoxine B1-epoxide.

Dit epoxide is een "vrijpostig" molecuul dat zich dolgraag overal aan vastplakt, vooral aan je DNA. Door deze binding ontstaan er drie grote problemen:

1. Hepatotoxisch: Het beschadigt en doodt de levercellen direct (leververgiftiging).

2. Mutageen: Het verandert de genetische code van je cellen (DNA-schade).

3. Hepatocarcinogeen: Door die blijvende DNA-fouten ontstaan er uiteindelijk kwaadaardige levertumoren.

Amantine & phalloïdine - Myotoxines

→ komt uit de groene knolamaniet

zeer giftige paddenstoelen
-> vertraagde optreden symptomen, pas 10-12 uur na consumptie
Na 1 dag verbetering; na 2 dagen lever- en nierfalen, stollingsstoornissen

Psilocybine & psilocine - Myotoxines

→ hallucinogene paddenstoel

• psilocybine in lichaam omgezet in psilocine, is een hallucinogene stof

• kan bloed-hersen-barriere passeren en is agonist van serotonine, zorgt voor euforie en hallucinogene effecten

Kogelvis - gifstoffen uit dieren

→ bevat tetrodotoxine (TTX)

Blokkeert Na kanaal (prikkelgeleiding), werkt zeer snel en is zeer giftig (LD = 15 ug/kg lich. Gew.)

Giftige algen - gifstoffen uit dieren

→ produceren fycotoxines

• Blauwalgen:
  Dit is de bekendste groep in Nederland, vooral in recreatiewater tijdens warme zomers.

  • Gifstof: O.a. Microcystines.

  • Target: De lever (hepatotoxisch).

  • Werking: Ze remmen bepaalde enzymen (proteïnefosfatases), wat leidt tot schade aan de levercellen en in ernstige gevallen tot bloedingen in de lever.

  • Blootstelling: Meestal door inslikken van water tijdens het zwemmen (huidirritatie en maag-darmklachten).

• Dinoflagellaten
  Veroorzaakt ophoping in de voedselketen (van dier op dier op mens)!!

→ eencellige organismen tussen een dier en een plant in
→ produceren fycotoxines
Wanneer er een explosieve groei van dinoflagellaten is (een bloom), kan het zeewater letterlijk verkleuren naar rood, bruin of geel.
Dit ziet er spectaculair uit, maar het is een alarmsignaal voor de volksgezondheid.
De concentratie gifstoffen is dan zo hoog dat het eten van vis of schelpdieren uit dat gebied levensgevaarlijk is.
Soms is de concentratie gifstoffen in de lucht boven de branding zelfs zo hoog dat strandgasten last krijgen van hun luchtwegen.

Neuro-2a bioassay

= een slimme test in het laboratorium om te controleren of er giftige stoffen in water of voedsel (zoals mosselen) zitten. Het is een cel-gebaseerde test die specifiek kijkt naar giffen die inwerken op het zenuwstelsel.

• Doel: Detecteren van mariene biotoxines (zoals van dinoflagellaten).

• Principe: Gebruik van muizen-zenuwcellen en het manipuleren van de natriumhuishouding.

• Resultaat: Overleving van cellen duidt vaak op de aanwezigheid van blokkerende giffen zoals Saxitoxine.

Alcohol

→ Onderdrukt centraal zenuwstelsel, verooraakt euforie en ontspannend gevoel, maar ook vermoeidheid, verwarring, verdoving, coma, dood

• Ook heeft het effect op osmotische druk, remt het antidiuretisch hormoon → dehydratatie

• Ook vermindering van glucose verbranding in hersenen -> hierdoor verminderd zicht

  

Werking alcohol

1. Stap 1: Ethanol wordt Acetaldehyde

Er zijn drie verschillende "fabriekjes" (routes) in de cel die ethanol omzetten in het beruchte Acetaldehyde.

• De Hoofdroute (Cytosol): Het enzym ADH (Alcohol Dehydrogenase) doet het meeste werk. Dit gebeurt gewoon in het celvocht.

• De 'Heavy Drinker' route (Microsomen): Het enzym CYP2E1 (onderdeel van het P450-systeem) wordt vooral actief als je veel en vaak drinkt. Dit systeem kan "geïnduceerd" worden (het wordt groter naarmate je meer traint).

• De Bijroute (Peroxisomen): Het enzym Catalase speelt een hele kleine rol, maar helpt ook een handje mee.

---

2. De Rode Cirkel: Acetaldehyde

Dit is het belangrijkste deel van het plaatje. Acetaldehyde is de toxische metaboliet.

• Waarom is dit rood omcirkeld? Omdat dit de boosdoener is. Acetaldehyde is vele malen giftiger dan alcohol zelf.

• Wat doet het? Het veroorzaakt de symptomen van een kater (hoofdpijn, misselijkheid), maar het is ook mutageen en carcinogeen. Het bindt zich aan eiwitten en DNA, wat op lange termijn kan leiden tot leverschade (cirrose) en kanker.

---

3. Stap 2: Acetaldehyde wordt Azijnzuur

Gelukkig blijft dat giftige acetaldehyde niet lang in je lichaam (tenzij je sneller drinkt dan je lever kan verwerken).

• Locatie: Mitochondriën (de energiefabriekjes van de cel).

• Enzym: ALDH (Aldehyde Dehydrogenase).

• Resultaat: Het zet het giftige acetaldehyde om in Acetic acid (Azijnzuur). Azijnzuur is onschadelijk en wordt door je lichaam uiteindelijk omgezet in en water, of gebruikt als energie.

Alcohol kater

1. Dehydratatie (Uitdroging)

Alcohol remt het Anti-Diuretisch Hormoon (ADH) in je hersenen.

• Het gevolg: Je nieren krijgen geen signaal meer om water vast te houden, waardoor je veel meer plast dan je drinkt.

• Het effect: Je droogt uit. De barstende hoofdpijn komt doordat je hersenvliezen letterlijk een beetje "trekken" door het vochttekort.

2. Vorming van Ethanal (Aceetaldehyde)

Zoals we in het vorige plaatje zagen, is dit de eerste stap van de afbraak.

• Het probleem: Ethanal is ongeveer 30 keer giftiger dan alcohol zelf.

• Het effect: Het zorgt voor de typische "vergiftigingsverschijnselen": misselijkheid, zweten, een snelle hartslag en dat algehele ellendige gevoel.

3. Pyruvaat + NADH → Lactaat (Minder energie)

Dit is een belangrijk metabool proces. Voor de afbraak van alcohol heeft je lever de stof nodig.

• De verschuiving: Door veel te drinken raakt je voorraad $NAD^+$ op en ontstaat er een overschot aan.

• Het gevolg: Om die balans te herstellen, zet je lichaam pyruvaat om in lactaat (melkzuur).

• De energiecrisis: Omdat pyruvaat nu "bezet" is, kan de lever geen nieuwe glucose (suiker) meer aanmaken (gluconeogenese). Je bloedsuikerspiegel daalt, waardoor je je slap, trillerig en moe voelt.

4. Gevoeligheid voor licht en geluid (Rebound effect)

Alcohol is een verdovend middel dat je zenuwstelsel "onderdrukt" (het versterkt de remmende neurotransmitter GABA).

• De reactie: Je hersenen proberen dit tegen te werken door zichzelf extra "gevoelig" af te stellen om toch te kunnen functioneren.

• De klap: Zodra de alcohol uit je bloed is, valt de verdoving weg, maar staan je hersenen nog steeds in die hyper-gevoelige stand. Normaal licht en geluid komen daardoor keihard binnen als een soort overprikkeling.

Chronische effecten van alcohol

1. Normal Liver (Gezonde lever)

Dit is je uitgangspunt. De lever is mooi glad en roodbruin.

2. Steatosis (Leververvetting)

Zodra je (overmatig) drinkt, verschuift de stofwisseling in de lever (denk aan het vorige plaatje met NAD+ en NADH). De lever stopt met het verbranden van vet en begint het op te slaan.

• Kenmerk: De lever wordt geel en groter.

• Reversibiliteit: Zoals de pijl 'Abstinence' (onthouding) laat zien: als je stopt met drinken, herstelt de lever zich volledig en wordt hij weer normaal.

3. Alcoholic Hepatitis (Ontsteking)

Bij zware blootstelling (Severe exposure) ontstaan er ontstekingen. Het gif acetaldehyde beschadigt de cellen direct.

• Kenmerk: In de tekst staan Mallory bodies (kapotte eiwitten in de cel) en Necrosis (celdood). Dit is een ernstige, acute situatie.

• Reversibiliteit: Ook dit kan nog herstellen als je stopt met drinken, maar er is een risico dat het direct doorslaat naar de onderste fase.

4. Cirrhosis (Levercirrose)

Dit is de "eindfase" van chronische leverschade. Door aanhoudende blootstelling (Continued exposure) wordt dood leverweefsel vervangen door littekenweefsel.

• Kenmerk: Fibrosis (littekens) en Hyperplastic nodules (knobbeltjes van levercellen die wanhopig proberen te herstellen). De lever wordt hard en knobbelig.

• Reversibiliteit: LET OP! Zie je dat er geen pijl teruggaat van Cirrhosis naar de normale lever? Cirrose is irreversibel (onomkeerbaar). Als de lever eenmaal dit stadium heeft bereikt, kan hij niet meer herstellen; de enige "oplossing" is dan vaak een levertransplantatie.