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Nervengifte

Von Nikotin bis Nowitschok

Nervengifte wirken an den Kontaktstellen der Nervenzellen, den Synapsen, und beeinträchtigen so die Signalübertragung. Ihr Einsatz ist vielfältig: Die Toxine können unter anderem Medikamente, chemische Waffen, Suchtmittel oder Insektizide sein.
Judith Schmitz
16.02.2022  12:00 Uhr

Wo Nervengifte, auch Neurotoxine genannt, genau wirken, ist verschieden: Sie können an der terminalen Membran des Sender-Neurons (Präsynapse), zwischen Sender- und Empfänger-Neuron (im synaptischen Spalt) oder an der Membran der Empfängerzelle (Postsynapse) angreifen. Auch lösen Nervengifte unterschiedliche Reaktionen aus. Manche binden statt des eigentlichen Neurotransmitters etwa an die Rezeptoren der Postsynapse. Andere verhindern, dass die Neurotransmitter den synaptischen Spalt verlassen können, etwa indem sie das Enzym Acetylcholinesterase blockieren, das den Neurotransmitter Acetylcholin abbaut.

Neurotoxine lassen sich nach ihrem Entstehungsort in zwei Kategorien einteilen. Exogene Neurotoxine nimmt der Mensch aus der Umwelt auf, beispielsweise über einen giftigen Pilz. Auch einige Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Quecksilber und Thallium zählen dazu. Einige exogene Neurotoxine werden in der Medizin, als chemische Waffen, Suchtmittel oder Insektizide eingesetzt.

Endogene Neurotoxine stellt der Körper selbst her. Ein Beispiel: Normalerweise agiert Glutamat als Neurotransmitter. Wenn der Körper zu viel davon herstellt, kann es zu einer Überaktivierung von Glutamatrezeptoren auf den Nervenzellen kommen. Dadurch kann die Calciumkonzentration in der Nervenzelle so stark ansteigen, dass die Zelle den programmierten Zelltod einleitet und abstirbt. Diesen Tod einer Nervenzelle durch exzessive und prolongierte Aktivierung der Rezeptoren nennt man Excitotoxizität.

Lebewesen stellen Nervengifte aus ganz unterschiedlichen Gründen her. Giftschlangen oder -spinnen etwa machen ihre Beute mit einem Neurotoxin bewegungsunfähig oder töten sie direkt. Einige Pilze, Pflanzen und auch manche Tiere, vor allem Insekten, schützen sich mit Gift vor Fressfeinden.

Bakterien produzieren Gift

Auch Bakterien können Neurotoxine produzieren. Ein bekanntes Beispiel ist Clostridium botulinum: Die von ihm hergestellten Botulinumtoxine wirken indirekt an der Synapse. Sie spalten sogenannte SNARE-Proteine, welche für das Andocken der Vesikel und deren Fusion mit der präsynaptischen Membran essenziell sind. Somit kann der Neurotransmitter letztlich nicht in den synaptischen Spalt ausgeschüttet werden. Der Spalt bleibt leer und Acetylcholin kann auch nicht an die Rezeptoren der Postsynapse binden – die Erregungsübertragung bricht ab. Die Toxine verursachen keinen Zelltod, aber die neuromuskuläre Verknüpfung wird deaktiviert. Auf diese Weise werden Nervenzellen und damit auch Muskeln letztlich gelähmt.

Botulinumtoxin ist deshalb schon in kleinen Mengen hochgiftig für den Menschen. Wird es über vergiftete Lebensmittel, vor allem über falsch konservierte Dosen, aufgenommen, gelangt es über den Dünndarm in den Blutkreislauf. Nach 18 bis 36 Stunden kommt es zu verschiedenen Botulismus-Symptomen. Die Lebensmittelvergiftung endet tödlich (Ersticken durch Atemlähmung), wenn sie nicht schnell genug behandelt wird. Ein Gegengift kann nur das Botulinumtoxin neutralisieren, das sich noch im Blutkreislauf befindet und noch nicht an die Nervenzellen gebunden hat. Rasche Hilfe ist lebenswichtig: Nach 24 Stunden ist das meiste Botulinumtoxin bereits gebunden.

Sieben Typen von Botulinumtoxin sind bekannt (A bis G, wobei C, D und G für Menschen nicht toxisch sind). Vor allem Botulinumtoxin A wird zur temporären Faltenglättung in der Schönheitsbehandlung genutzt. Es wird aber auch in anderen Bereichen der Medizin eingesetzt, etwa bei Bewegungsstörungen mit starken Muskelspannungen oder Verkrampfungen, um ungewollte und schmerzvolle Zuckungen zu lindern. Bei Menschen, die unter starkem Schwitzen leiden, kann es – in die Achselhöhlen gespritzt – dort temporär die Schweißproduktion hemmen. Bei Bedarf muss die Behandlung etwa halbjährlich wiederholt werden. Auch zur Behandlung bestimmter Migränearten und des sogenannten Schiefhalses (hier Typ B) kommt es zum Einsatz.

Neurotoxine als Kampfstoffe

Nervengifte können nicht nur medizinisch verwendet werden, sie können auch großen Schaden anrichten, wenn sie etwa als chemische Kampfstoffe eingesetzt werden. Diese Gifte können über Haut, Atmung und Körperöffnungen in den Organismus gelangen und zu schweren systemischen Symptomen wie Krampfanfällen, Bewusstlosigkeit und Atemlähmung bis hin zum Tod führen.

Die sowjetischen Nervenkampfstoffe aus der Nowitschok-Reihe (russisch für Neuling; mehr als hundert Varianten) wurden zwischen 1970 und 1990 entwickelt und zählen zu den tödlichsten. Sie blockieren das Enzym Acetylcholinesterase an Synapsen. Dadurch kann der erregende Transmitter Acetylcholin nicht abgebaut werden, reichert sich im synaptischen Spalt an und aktiviert die Rezeptoren an der Postsynapse. Die Nervenzellen bleiben dauerhaft aktiviert. Die Folge sind Muskelkontraktionen und Krämpfe. Es kommt zu neurologischen Störungen und starken Schmerzen. Durch Hemmung der Atmung und des Herzmuskels tritt der Tod ein. Eine Dosis von 1 bis 10 mg soll tödlich sein.

Das jüngste bekannt gewordene Anschlagsopfer eines Nervenkampfstoffes ist der russische Politiker Alexei Nawalny. Er soll im August 2020 mit einer Weiterentwicklung einer bisher bekannten Nowitschok-Form vergiftet worden sein. Er wurde in der Berliner Charité behandelt und überlebte den Anschlag.

Nikotin wirkt komplex

Ein Nervengift, das uns im Alltag häufig begegnet, ist Nikotin. Es erregt die nach ihm benannten nikotinischen Acetylcholinrezeptoren im peripheren und zentralen Nervensystem, die normalerweise von Acetylcholin aktiviert werden. Bindet Nikotin an den Rezeptor, bewirkt es die Freisetzung von Neurotransmittern wie Adrenalin, Noradrenalin, Serotonin und Dopamin, sowie auch von Hormonen wie Cortisol.

Im Gegensatz zu Acetylcholin, das von Enzymen im synaptischen Spalt wieder relativ schnell abgebaut wird, bindet Nikotin länger an die Rezeptoren. Dadurch bleibt die Zelle länger erregt. Entsprechend braucht sie nach dem Einfluss von Nikotin länger, um in den Ruhezustand zu gelangen und dann ein neues Signal weiterleiten zu können.

Nikotin kann verschiedene Wirkungen haben, seine Pharmakodynamik ist komplex und abhängig von Dosis, Applikationsart und der Zeit nach der Applikation. Kleinere Mengen Nikotin wirken aktivierend auf das Nervensystem, höhere eher beruhigend bis lähmend. Neben der Intensität des Rauchens beeinflusst auch die eigene Gefühlslage die Wirkung: Bei Nervosität beispielsweise wirkt eine Zigarette eher beruhigend.

Die tödliche Dosis für oral aufgenommenes Nikotin liegt bei Erwachsenen bei etwa 500 mg. Toxische Dosen können zu Übelkeit, Schwindel, Kopfschmerzen, Hypersalvation, Tremor, Diarrhö, zentraler Erregung, zentraler Atemlähmung und Kreislaufkollaps führen. Therapiert wird eine Vergiftung vor allem mit resorptionsvermindernden Maßnahmen wie Aktivkohle, Natriumsulfat und eventuell einer Magenspülung.

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