Toxizitätsmechanismen

Grundlagen: Betrachten wir zunächst die Kernfrage: "Was macht ein Gift giftig?" Ein Beispiel anhand der so genannten Enzymhemmung soll dies verdeutlichen: Der Säugetierorganismus ist biologisch gesehen ein wildes Gemisch von niedrig konzentrierten Substraten in einer wässerigen Lösung bei tiefen Temperaturen und neutralem pH. Unter diesen Voraussetzungen könnten kaum spontan chemische Reaktionen in unserem Stoffwechsel ablaufen, geschweige denn das verwirklichen, was wir als "Leben" bezeichnen. Tatsächlich ist unsere Existenz nur dank der Ausstattung mit unzähligen Enzymen (Katalysatoren, Beschleuniger des Stoffwechsels) überhaupt möglich. Es ist auch aus diesem Grunde verständlich, dass der Großteil der biochemischen Forschung sich mit der Entdeckung und Beeinflussung von enzymatischen Abläufen, welche Pharmakologisch verwertbar sind befasst. Ein Großteil der Pharmaka, die ihnen heute bei chronischen Erkrankungen des Herz/-Kreislaufsystemoder des Fettstoffwechsels und der Schmerztherapie verabreicht werden basiert auf der enzymatischen Beeinflussung von Stoffwechselwegen.

Eigenschaften von Enzymen:

• sind meist hochspezifisch für Substrate
• arbeiten in wässrigen Lösungen
• arbeiten unter strengen Temperatur- und pH-Bedingungen

Enzyme sind katalytisch wirkende Proteine. Somit erhöhen sie wie andere Katalysatoren die Reaktionsgeschwindigkeit indem sie die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzen. Dabei besitzen Enzyme aber eine hohe Spezifität der katalysierten Reaktionen und dazu notwendigen Substrate und sind regulierbar. Sie machen Reaktionen in Organismen möglich, die unter den gegebene Bedingungen (Temperatur, pH-Wert) nur langsam oder gar nicht ablaufen würden. Das Wesen der Enzyme besteht darin, Substrate anzudocken und diese entsprechend zu bearbeiten. Das Andocken dieser Substrate geschieht innerhalb des Enzymes an einem aktiven Zentrum. Diese aktiven Zentren der Enzyme bestehen in der Regel aus Sulfhydryl Gruppen (/SH).

Enzyme sind u.a. zuständig für den Aufbau biologischer Makromoleküle, die Energiegewinnung, Fortpflanzung, den Nährstoffabbau und sie besitzen wichtige Regulationsaufgaben. Enzyme sind also essentiell für nahezu alle Stoffwechselwege. Eine Voraussetzung, damit diese Katalysatoren gut (=gesund) funktionieren, ist die Unversehrtheit ihrer Struktur. Enzyme besitzen viele so genannte Sulfhydril-(Schwefel-Wasserstoff-) Gruppen, die sowohl für die Enzymfaltung (dreidimensionale Raumstruktur) als auch für die wasser- bzw. fettlöslichen Eigenschaften verantwortlich sind. Sulfhydrylgruppen oder durch die Verknüpfung zweier solcher Gruppen resultierende Disulfidbrücken können aber sehr reaktiv sein und mit anderen chemischen Substanzen wie Schwermetallen und Toxinen reagieren. In der Folge verlieren die Enzyme in unterschiedlichem Ausmaß ihre formgebundenen Eigenschaften und damit ihre Aktivität. Die Giftwirkung tritt ein.

Zur Einteilung der Enzyme hat die IUB (International Union of Biochemistry) sechs Enzymklassen eingeführt

• Oxidoreduktasen
• Transferasen
• Hydrolasen
• Lyasen
• Isomerasen
• Ligasen

Organische, nichtmetallische Toxine, Bakterien und Pilze in der Mundhöhle und insbesondere bei Parodontopathien und in devitalen Zähnen sind in der Lage, durch ihre intensive Stoffwechselaktivität giftige organische Verbindungen zu produzieren. Die am besten erforschten toxischen Substanzen sind reaktive Thiol-Verbindungen (=schwefelhaltig) wie Schwefelwasserstoff (H2S) und Methylmercaptan (CH3SH). Ein großer Teil der neuesten wissenschaftlichen Publikationen weist nun auch auf parodontale Pathologien hin als wesentlichen Risikofaktor für Apoplexie, kardiovaskuläre Komplikationen, niedriges Geburtsgewicht und andere systemische Erkrankungen.