Toxine Definitie
Een toxine is een chemische stof die een organisme beschadigt. Een toxine kan zo eenvoudig zijn als een ion of atoom dat een negatieve invloed heeft op een cel. Een toxine kan ook de vorm hebben van complexe moleculen, zoals de eiwitten die in slangengif worden aangetroffen. Weer andere atomen en chemicaliën zenden straling uit, die toxische effecten heeft op een organisme. De effecten van toxines variëren sterk in verschillende organismen, en met verschillende toxines. Het eindresultaat van de sterkste toxines is de dood, als gevolg van de schade die zij veroorzaken in de verschillende cellen van een organisme. Verschillende toxines werken op verschillende manieren in op de cellen die zij beschadigen.
In de studie van de Toxicologie is het centrale motto dat, “alle stoffen giftig zijn, het is alleen de dosis die telt.” Dit feit kan worden aangetoond met water en zuurstof. Beide stoffen zijn normaal goed en we beschouwen ze als heilzaam voor alle vormen van leven. Als je lichaam te veel water bevat, kunnen je afzonderlijke cellen niet efficiënt werken en zal je lichaam langzaam “verdrinken”, zelfs als je niet ondergedompeld bent in het water. En zuurstof, het gas dat leven geeft, kan bij bepaalde drukken dodelijk zijn.
Effecten van een toxine
De effecten van een toxine worden volledig bepaald door de biochemische reacties die plaatsvinden wanneer een potentieel toxine in een organisme wordt ingebracht. Toxicologen moeten ook rekening houden met de omgeving waarin het organisme leeft. Zoals reeds eerder gezegd, kunnen zaken als druk, warmte en stofwisseling de effecten van een toxine drastisch veranderen. Bovendien reageren niet alle organismen op dezelfde manier op toxines. Elk organisme, zelfs binnen een soort, is in wezen een unieke biochemische fabriek. Sommige organismen zijn beter toegerust om met bepaalde toxinen om te gaan dan andere.
De specifieke effecten van een toxine worden bepaald door de wijze waarop het inwerkt op de cellen van de organismen. Sommige toxinen werken door ionenkanalen in de cellen te verstoren, terwijl andere het celmembraan kunnen vernietigen of het DNA kunnen muteren. Al deze omstandigheden zullen er uiteindelijk toe leiden dat het organisme sterft als het toxine niet wordt verwijderd. Organismen gebruiken hun immuunsysteem om op eiwitten gebaseerde toxines aan te pakken en te verwijderen, terwijl ze op de filtratie van hun bloed vertrouwen om ionen en andere vrije radicalen te verwijderen. De schade die een toxine aanricht, wordt bepaald door zijn atomaire structuur.
Typen toxinen
Een toxine kan in veel verschillende vormen en maten voorkomen. Het kan zo eenvoudig zijn als een geladen deeltje, dat door het systeem raast en andere reacties beïnvloedt, tot specifieke proteïnen die zich richten op het zenuwstelsel van een prooidier. Omdat “toxine” zo’n brede categorie is, is het onmogelijk de grootte en vorm ervan te definiëren. Door dieren geproduceerde toxinen worden gewoonlijk gebruikt om een prooi te onderwerpen of zich tegen een aanval te verdedigen. Als zodanig zijn zij geëvolueerd om specifiek op bepaalde dieren in te werken.
Slangengif, bijvoorbeeld, is een vorm van biologisch gif dat wordt aangemaakt uit een mengsel van verschillende eiwitten. Deze eiwitten vallen de cellen van organismen op verschillende manieren aan. Sommige slangengiffen zijn geëvolueerd om weefsel te vernietigen, en ze veroorzaken massale inwendige bloedingen. Het gif van een andere slangensoort kan de ionenkanalen van de zenuwcellen aantasten, waardoor deze open blijven staan. Dit verlamt in wezen de prooi, en deze kan zijn spieren niet gebruiken. Weer ander gif tast de spiercellen rechtstreeks aan, waardoor ze voortdurend stuiptrekken. Al deze giffen tasten de prooi op verschillende manieren aan, en zijn niet allemaal dodelijk voor alle dieren.
Zo zijn bijvoorbeeld veel bestrijdingsmiddelen ontworpen om insecten te doden, maar niet om andere organismen te schaden. Deze werken meestal door zich te richten op een deel van de anatomie van het insect dat andere organismen niet hebben. Veel bestrijdingsmiddelen zijn over het algemeen veilig in het gebruik, en er zijn zelfs enkele zeer natuurlijke bestrijdingsmiddelen die giftig zijn voor insecten maar niet voor andere organismen. Sommige van deze toxinen hebben echter onbekende effecten op andere organismen die zeer schadelijk kunnen zijn. Het bestrijdingsmiddel DDT bijvoorbeeld werd uitgevonden om te worden gebruikt tegen insecten op gewassen. De molecule werd veilig bevonden voor andere organismen en werd op grote schaal in gebruik genomen. Pas tientallen jaren later ontdekten milieuwetenschappers dat het gif de schalen van vogels aan de top van de voedselketen langzaam had verzwakt. DDT was verantwoordelijk voor een massaal verlies van roofvogels in het hele land, waaronder de zeearend.
In het algemeen zijn er 3 hoofdtypen toxine. Een toxine kan door een organisme worden geproduceerd, waardoor het een biologisch toxine wordt. Het kan een enkel atoom of een complexe molecule zijn, geproduceerd in de natuur of in een laboratorium, waardoor het een chemisch toxine is. Straling, ten slotte, is een speciale vorm van toxine die wordt uitgezonden door radioactieve moleculen in het milieu. Net als andere toxines verstoort radioactiviteit de processen van cellen en kan tot de dood leiden. De vele miljoenen verschillende toxines worden door verschillende takken van de wetenschap op verschillende wijze geclassificeerd en gecategoriseerd, maar in het algemeen worden zij ingedeeld naar hun giftigheid voor de mens.
Toxin vs Toxicant
Sommige takken van de wetenschap geven er de voorkeur aan toxine te definiëren als elke schadelijke stof van zuiver biologische oorsprong. Alles wat kunstmatig wordt geproduceerd, noemen zij een toxische stof. Andere gebieden van wetenschap verwijzen echter naar pesticiden zoals DDT als milieutoxinen, en gebruiken niet de term “toxische stof” om de kunstmatige toxinen te definiëren. Vanwege de aard van het vakgebied Toxicologie, en hoe het elke stof als een toxine ziet zodra het schadelijk wordt, verwijst dit artikel naar zowel natuurlijke als kunstmatige stoffen als “toxinen”.
Quiz
1. Welke van de volgende stoffen is een toxine?
A. Water
B. Gif van een rups
C. Stikstof
D. Al het bovenstaande
2. Welke van de volgende stoffen is het MEEST giftig voor een mens?
A. Water
B. Gif van een rups
C. Stikstof
3. De studie van toxinen die in schimmels worden aangetroffen, wordt Mycotoxicologie genoemd. Schimmels produceren veel chemische stoffen, waarvan sommige giftig zijn voor de mens, en andere niet. Wat is het doel van deze toxinen, in de schimmels?
A. Afweer tegen ons
B. Het maakt deel uit van de biochemie
C. Niemand weet het
- American Chemical Society. (2018, 5 februari). Toxicologie. Opgehaald van ACS.org: https://www.acs.org/content/acs/en/careers/college-to-career/chemistry-careers/toxicology.html
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Beginselen van de biochemie. New York: W.H. Freeman and Company.
- Rothman, K. J., Greenland, S., & Lash, L. T. (2008). Moderne Epidemiologie. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.