Die Dosis macht das Gift
Wenn Essen gefährlich wird
Wenn der Sommer langsam ausklingt und der Herbst schon in der Luft liegt, zieht es vielerorts Menschen in den Wald. Ausgestattet mit Korb, Messer und Pinsel suchen sie dort nicht nur Ruhe, Erholung und frische Luft – sondern vor allem Pilze.
Gute Fundstellen für Champignons, Pfifferlinge oder sogar Steinpilze, die später in der Pilzpfanne landen, sind oft wohl gehütete Geheimnisse. Doch wie bei vielen Dingen im Leben gilt auch hier: Man sollte wissen, was man tut. Gerade beim Sammeln von Lebensmitteln in der Natur können Unwissen, mangelnde Artenkenntnis und fehlende Erfahrung schwere gesundheitliche Folgen haben – mitunter sogar tödliche. Denn viele Pilze sind ungenießbar, einige giftig.
Weltweit sind bislang rund 155.000 Pilzarten wissenschaftlich beschrieben [1] – die tatsächliche Vielfalt wird auf etwa 2,5 Millionen Arten geschätzt. Mehr als 2.000 Pilzarten sind als essbar dokumentiert, daneben gibt es zahlreiche giftige und potenziell tödliche Arten [2].
Besonders gefährlich sind amatoxinhaltige Pilze: Sie werden für mehr als 90 % der tödlichen Pilzvergiftungen verantwortlich gemacht [3]. Zu ihnen gehört der Grüne Knollenblätterpilz Amanita phalloides, weltweit eine der bedeutendsten Ursachen tödlicher Pilzvergiftungen. Das Tückische: Er kann mit essbaren Arten wie dem Champignon verwechselt werden.
Fataler Irrtum: der Knollenblätterpilz
Bei einer Knollenblätterpilzvergiftung zählt jede Minute. Der Verlauf ist typisch und heftig: Sechs bis 24 Stunden nach dem Verzehr Grüner Knollenblätterpilze treten starke Bauchschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und choleraartige Durchfälle auf. In der hepatischen Phase der Vergiftung, zwölf bis 48 Stunden nach der Mahlzeit, entwickelt sich eine zytolytische Hepatitis. Bereits 24 bis 72 Stunden nach der Pilzmahlzeit kann es zu akutem Leber- und Nierenversagen kommen – mit Folgen wie Gerinnungsstörungen, Krämpfen, massiven Hirnschädigungen und Leberkoma.
Eine allgemeine Giftbindung mit Aktivkohle kann nur dann helfen, wenn sie sehr früh erfolgt. Ohne diese frühzeitige Gegenmaßnahme gibt es kaum meine Chance zu überleben. Zusätzlich gleichen Ärzte in der Regel den Flüssigkeits- und Elektrolytverlust aus und behandeln das Leberversagen. Dennoch lässt sich das Organversagen häufig nicht mehr aufhalten.
Bei A. phalloides sind es die sogenannten Amatoxine, die nach der Aufnahme im Körper ihr zerstörerisches Werk beginnen. Für den Menschen wird bei α-Amanitin eine letale Dosis von nur 0,1 mg/kg Körpergewicht angenommen. Damit kann bereits ein kleiner Fruchtkörper von 30 Gramm mit einem durchschnittlichen α-Amanitingehalt von 0,03 % (9 mg) für einen Erwachsenen tödlich sein. Bei Kindern genügen schon 5 bis 10 Gramm Pilz.
Zu dieser Toxingruppe gehören zehn hitzestabile bizyklische Oligopeptide. Ihre Hauptwirkstoffe, α- und β-Amanitin, sind gegenüber Verdauungspeptidasen resistent. So gelangen sie bis in unsere Zellen, binden dort an die RNA-Polymerase II, hemmen die Gentranskription und inhibieren hierdurch die Biosynthese vieler essenzieller Proteine. Mit Penicillin G, Silibinin und N-Acetylcystein (NAC) stehen außerdem drei Medikamente als Antidote zur Verfügung. Penicillin G und Silibinin hemmen vor allem die durch den Organo-Anion-Transporter OATP-1B3 vermittelte Aufnahme der Amatoxine in die Leberzellen [3]. NAC wirkt antioxidativ und regeneriert Glutathion.
Was dem Fliegenpilz seinen Namen gab
Vergiftungen durch Knollenblätterpilze sind ein extremes Beispiel, doch auch viele andere Pilzarten haben es in sich. Muskarin war das erste Pilzgift, das überhaupt nachgewiesen wurde: 1869 entdeckte man es im Fliegenpilz (Amanita muscaria) und auch Risspilze, manche Trichterlinge und weitere Pilzarten enthalten dieses Gift. Der Rinnigbereifte Trichterling ist beispielsweise auch als Falscher Champignon bekannt – ein Name, der bereits verrät, mit welchem Pilz diese Art mitunter verwechselt wird.
Chemisch betrachtet ist Muskarin ein Alkaloid mit dem Namen 2-Methyl-3-Hydroxy-5-Trimethyl-Ammoniummetyloxolan. Erst wenn der Pilz verletzt wird – etwa durch Schneiden, Kochen oder bei der Verdauung –, setzt ein Enzym das Pilzgift aus einem Vorläufermolekül frei. Dieses in der Natur häufige Prinzip dient dem Pilz zur Abwehr von Fraßfeinden. Und auch hier gilt der oft zitierte Leitsatz: „Die Dosis macht das Gift.“ Für einen erwachsenen Menschen sind etwa 180 mg Muskarin tödlich. Beim Ziegelroten Risspilz (Inocybe patouillardi) steckt diese Menge bei einem durchschnittlichen Muskaringehalt von 0,037 % in etwa 500 g Frischpilz. Im Vergleich zum Knollenblätterpilz braucht es hier also deutlich mehr, bevor es lebensgefährlich wird.
Muskarin greift in die Signalübertragung des Botenstoffs Acetylcholin ein. Weil es dem Neurotransmitter strukturell ähnelt, aber nicht durch die Acetylcholinesterase abgebaut wird, löst es über den Parasympathikus eine Dauererregung der Nervenzellen aus. Die Folgen reichen von verstärktem Speichel- und Tränenfluss, Schweißausbrüchen, Erbrechen und Durchfall bis zu Atemnot und Kreislaufkollaps – im schlimmsten Fall endet die Vergiftung mit einer tödlichen Herzlähmung. Neben der allgemeinen Giftbindung durch Aktivkohle und dem Ausgleich von Flüssigkeits- und Elektrolytverlusten setzen Ärzte Atropin ein. Dieses Parasympatholytikum (Anticholinergikum) wirkt als Antagonist an muskarinischen Acetylcholinrezeptoren und blockiert dadurch die Wirkung von Acetylcholin und Muskarin.
Vom Gift zum Messwert
Was im Körper hochgefährlich sein kann, ist im analytischen Labor ein klar definierter Analyt. Hochreine Naturstoffe und Vergleichssubstanzen helfen dabei, chromatographische Methoden zu entwickeln, Substanzen eindeutig zu identifizieren und Messergebnisse abzusichern. Einen Überblick über entsprechende Substanzen finden Sie im Bereich Naturstoffe von Carl ROTH.
Botulinum-Neurotoxin: Potentes Gift mit vielen Gesichtern
Nun verlassen wir die Welt der Pilze, die neben den beiden genannten Beispielen noch viele weitere Gifte bereithält. Beim Neurotransmitter Acetylcholin bleiben wir jedoch, denn auch ein anderes, recht bekanntes Gift nimmt ihn ins Visier: Botulinumtoxin (BTX), auch Botulinum-Neurotoxin (BoNT) oder umgangssprachlich Botox genannt.
Genau genommen handelt es sich dabei nicht um ein einzelnes Toxin. Der Begriff umfasst mehrere sehr ähnliche neurotoxische Proteine, die von verschiedenen Spezies Gram-positiver, obligat anaerober, sporenbildender Stäbchenbakterien der Gattung Clostridium gebildet werden.
Clostridium-Bakterien und -Sporen kommen nahezu überall im Boden und in Gewässerschlämmen vor. Zwar gibt es verschiedene Übertragungswege, doch am häufigsten gelangt das Gift über kontaminierte Lebensmittel in den Körper und löst den gefürchteten Lebensmittelbotulismus aus. Typische Auslöser sind nicht oder nicht ausreichend erhitzte Lebensmittel, die unter anaeroben Bedingungen gelagert werden – etwa Wurst- und Gemüsekonserven, Fischprodukte oder Salat aus nicht ausreichend eingekochten Bohnen. Beim Wachstum der Bakterien entstehen auch Gase: Wölbt sich der Deckel einer Konserve durch den Innendruck nach außen, ist das daher ein wichtiges Warnsignal. Auch entweichende Gase beim Öffnen eingemachter Produkte können auf eine Kontamination hindeuten. Solche Lebensmittel sollten entsorgt oder zumindest gründlich durcherhitzt werden. Denn bei Temperaturen oberhalb von 85 °C verliert BoNT bereits nach ca. einer Minute, bei 80 °C nach fünf Minuten seine Toxizität. Einfrieren hingegen tötet die Sporen nicht ab.
Eine orale BoNT-Vergiftung beginnt mitunter mit unspezifischen Magen-Darm-Symptomen wie Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. Unabhängig vom Aufnahmeweg ist Botulismus jedoch durch eine akute, fieberlose Erkrankung mit einer meist symmetrisch absteigenden, schlaffen Lähmung gekennzeichnet, die am Kopf beginnt. Anders als Muskarin übererregt BoNT die Nervenzellen nicht, sondern hemmt die Freisetzung von Acetylcholin – besonders an den Synapsen zwischen Nerven- und Muskelzellen, den motorischen Endplatten. Die Folge sind fortschreitende Muskelschwäche und Lähmungen bis hin zur Atemlähmung, die unbehandelt immer tödlich endet.
BoNT gilt als das Gift mit der höchsten toxischen Potenz. Die LD50-Werte für Mäuse liegen bei nur 3 ng/kg Körpergewicht bei Inhalation und 4 ng//kg Körpergewicht bei subkutaner Aufnahme. Schon kleinste Mengen des Toxins können beim Verzehr eines nicht erhitzten, kontaminierten Lebensmittels einen Botulismus auslösen.
Für die Gruppe der Botulinumtoxine stehen mehrere Antitoxin-Therapeutika zur Verfügung. Sie können allerdings nur verhindern, dass weiteres Toxin in die Körperzellen aufgenommen wird, wirken also auch nur sehr früh nach der Vergiftung. Mitunter versuchen Ärzte außerdem eine symptomatische Behandlung mit Cholinesterase-Hemmern. Ziel ist es dabei, die Verweildauer des noch vorhandenen Acetylcholins im synaptischen Spalt zu verlängern.
FunFact: Genau diese muskellähmende Wirkung nutzt man heute beim verbreiteten kosmetischen Einsatz hochverdünnter Botox-Präparate zur Anti-Falten-Behandlung – also quasi eine lokale Vergiftung.
Bittere Mandel, tödliche Säure
Was im Herbst die Pilze sind, sind im Winter die Mandeln. Sie stecken im Stollen und im Marzipan, verzieren Weihnachtsplätzchen und bereichern das Müsli. Die bekannten süßen Mandeln eignen sich auch für den Rohverzehr. Bittermandeln dagegen enthalten das cyanogene Glycosid Amygdalin, das im Körper hochgiftige Blausäure freisetzt – pro Kilogramm Bittermandeln bis zu 3.000 mg. Auch die Kerne von Steinobst der Gattung Prunus, etwa Aprikosen, Sauerkirschen, Pflaumen oder Pfirsiche, enthalten cyanogene Glycoside. Eine vergleichbare Wirkung haben Cyanide, also Salze und andere Verbindungen der Blausäure. Ihr wohl bekanntester Vertreter ist Kaliumcyanid, besser bekannt als Zyankali.
Weil Blausäure so hochgiftig ist, können Vergiftungen sehr schnell tödlich verlaufen. Bei oraler Aufnahme reichen ein bis zwei mg/kg Körpergewicht für eine tödliche Vergiftung. Eine Bittermandel enthält ungefähr 1 mg Amygdalin; bei Kindern können deshalb – abhängig vom Körpergewicht – bereits etwa fünf bis zehn Bittermandeln zum Tod führen. Cyanide können außerdem über die Haut oder durch Einatmen über die Lunge aufgenommen werden, aber Erhitzen, beispielsweise beim Backen, reduziert die problematischen Ausgangsstoffe auf unbedenkliche Mengen.
Blausäure kann Lipidmembranen überwinden. Ihre tödliche Wirkung entfaltet sie in den Mitochondrien am zentralen Eisen(III)-Ion des Häm-a3-Kofaktors der Cytochrom-c-Oxidase. Dieses zentrale Enzym der Atmungskette wird dadurch blockiert. Weil Blausäure eine höhere Bindungsaffinität zum Häm-a3-Kofaktor besitzt als Sauerstoff, verhindert sie die weitere Sauerstoffbindung. Zusätzlich komplexiert sie das Eisen in Hämo- und Myoglobin. Je nach aufgenommener Menge tritt der Tod innerhalb weniger Minuten durch zelluläres Ersticken ein.
Auch bei einer Blausäurevergiftung müssen Ärzte unverzüglich mit der Therapie beginnen. Dafür stehen mehrere Antidote zur Verfügung, vor allem 4-Dimethylaminophenol (4-DMAP) und Natriumthiosulfat. Natriumthiosulfat soll die körpereigene Entgiftung über das Enzym Rhodanase beschleunigen, das Cyanid in das weniger gefährliche Thiocyanat umwandelt. 4-DMAP wiederum sorgt rasch für die Bildung des Hämoglobinderivats Methämoglobin. Dessen zentrales Ion ist nicht Fe2+, sondern dreiwertiges Fe3+. Cyanidionen binden bevorzugt an diese Fe3+-Ionen. Die entstehenden Komplexe können die Zellmembranen nicht passieren und daher nicht in die mitochondriale Atmungskette eingreifen.
Die Dosis macht das Gift – auch bei Wasser
Die Liste möglicher Giftwirkungen von Lebensmittelbestandteilen ließe sich noch lange fortsetzen. Wer nun denkt: „Essen ist mir viel zu gefährlich – dann trinke ich eben nur Wasser“, oder – auch solche Fälle gibt es tatsächlich – „Ich habe Angst, mich vergiftet zu haben, und schwemme das Toxin einfach mit sehr viel Wasser aus meinem Körper“, sollte wissen: Selbst bei Wasser macht die Dosis das Gift. Natürlich kann Oberflächenwasser toxinbildende Krankheitserreger enthalten. Doch auch sauberes Trinkwasser ist in sehr großen Mengen potenziell tödlich. Wer innerhalb kurzer Zeit viel Wasser trinkt, ohne entsprechend viel Flüssigkeit etwa durch starkes Schwitzen auszuscheiden, kann die Nieren überfordern. Das Blutvolumen steigt, während der Salzgehalt des Blutes so stark sinken kann, dass das physiologische osmotische Gleichgewicht entgleist. Wasser dringt dann in die Zellen ein und lässt sie anschwellen – auch die Zellen des Gehirns. Weil diese sich im Schädel nur begrenzt ausdehnen können, droht eine tödliche Quetschung des Gehirns. Bei einem Erwachsenen können fünf bis sieben Liter Wasser innerhalb weniger Stunden ausreichen, um eine solche Wasservergiftung auszulösen.
Das Leben bleibt riskant, und nicht jede Gefahr lässt sich ausschließen. Wer jedoch dort, wo es darauf ankommt, mit Wissen und einer gesunden Portion rationaler Vorsicht handelt, kann sich vor vielen dieser Risiken gut schützen.
Quellen:
[1] A. Antonelli et al., State of the World’s Plants and Fungi 2023. Royal Botanic Gardens, Kew 2023. DOI: 10.34885/wnwn-6s63.
[2] H. Li et al., Reviewing the world’s edible mushroom species: A new evidence-based classification system. Compr Rev Food Sci Food Saf 2021; 20: 1982–2014. DOI: 10.1111/1541-4337.12708.
[3] S. Sinno-Tellier et al., National surveillance of food poisoning by mushrooms: cases reported to the network of poison control centres from 2010 to 2017. Bull Epidemiol Hebd (Paris) 2019; 33: 666-78.
[4] T. Popp et al., Assessment of alpha-amanitin toxicity and effects of silibinin and penicillin in different in vitro models. Toxicol In Vitro 2020, 67:104921. DOI: 10.1016/j.tiv.2020.104921
Allgemeine Quellen:
Vergiftungen durch Pilze – Deutsches Ärzteblatt
Risiko Pilze – Einschätzung und Hinweise – Informationsbroschüre
RKI – RKI-Ratgeber – Botulismus
Blausäureintoxikation – DocCheck Flexikon
Lebensgefahr durch übermäßiges Trinken im Vergiftungsfall | Universitätsklinikum Freiburg