Přírodní jedy lemují lidské dějiny od nepaměti, říká Petr Klusoň

„Pozor, jedovaté!“ varují cedulky s lebkou na infopanelech u naučných stezek před některými rostlinami, houbami a živočichy. Obsahují totiž životu nebezpečné chemické sloučeniny. Tato mince má ovšem i druhou stranu: stejné látky mohou lidské zdraví pozitivně ovlivňovat. „Vynalézavost přírody je pozoruhodná,“ říká v rozhovoru pro web Akademie věd ČR chemik a toxikolog Petr Klusoň z Ústavu chemických procesů AV ČR. Jak se lidé v minulosti chránili před otravami, čím se léčila Božena Němcová a jak dnes věda přispívá k lékové soběstačnosti?

Jed, nebo lék – záleží jen na množství. Dá se otrávit i kuchyňskou solí?

Ano. A bohužel k tomu běžně dochází. Z důvodu velkého přesolování řady potravinářských výrobků není o chronické otravy chloridem sodným vůbec nouze. Jenom se jejich projevům říká civilizační nemoci. U jakékoli chemické látky platí základní toxikologické dogma: vše je potenciálně jedovaté, záleží jen na dávce. Již na počátku šestnáctého století tuto skutečnost přesně definoval slavný lékař Paracelsus. Neexistuje přírodní sloučenina, u které by tomu tak nebylo. Typickým příkladem je nejvíce jedovatá látka na planetě – botulotoxin. Ten se přesto léčebně aplikuje v řadě lékařských oborů, jako jsou estetická medicína, neurologie, urologie, dermatovenerologie či oftalmologie.

Botulotoxinu se také říká klobásový jed a vzniká třeba ve starých masových konzervách nebo špatně tepelně zpracovaných uzenářských výrobcích. Jaký organismus ho vyrábí?

Bakterie Clostridium botulinum a jedná se o velice silný neurotoxin. Patogenní bakterie často produkují toxické látky, protože potřebují oslabit a následně kolonizovat hostitele, a pak platí, že bakterie je bakterii vlkem.

Aktivně útočí jedna na druhou?

Přesněji bychom měli hovořit o bakteriálních koloniích, ale jinak je to pravda. Dokážou neuvěřitelným způsobem bojovat mezi sebou a k tomu mají své zbraně – toxiny, které často stojí i za příznaky nemoci. To platí především pro patogenní bakterie. Do určité míry bychom mohli na tyto infekce pohlížet jako na otravy, ať už jde o streptokokové nebo stafylokokové infekce dýchacích cest a bakteriální sepse, o tetanus, spálu, záškrt, choleru, TBC či salmonelózu. Ještě zajímavější je to s chemickými koktejly i u mnoha živočišných jedů. Jak je možné, že po uštknutí jakési „žížaly australské“ je za pár vteřin po vás?

Petr Klusoň z Ústavu chemických procesů AV ČR (CC)

To mi povězte!

Mnohé živočišné jedy jsou velmi složité směsi sloučenin, běžně o vyšších desítkách položek. Toxických látek mířících k cílovému orgánu v nich není mnoho, často jen jedna nebo dvě. Typicky to bývají neurotoxiny nebo kardiotoxiny, ale pak jsou tu desítky sloučenin, které pomáhají, aby se tam dostaly rychle. Jsou mezi nimi antikoagulační enzymy, jiné látky rozrušují mezibuněčný tmel, další prudce snižují krevní tlak, což je přirozený odpor těla proti šíření jedu. I naše zmije obecná je velmi zdatným syntetickým chemikem a tvůrcem pozoruhodné směsi toxinů. Naštěstí je dávka, kterou má i dospělý had za ideálních podmínek k dispozici, poměrně nízká. To však již vůbec neplatí pro africkou mambu černou. Ta má smrtelných dávek asi osmdesát.

Zní to jako hotová farmaceutická laboratoř.

Nejen to. Producenti přírodních toxických látek mají dokonale promyšlené strategie. Již zmíněné kolonie bakterií dokonce vykazují určitou kolektivní inteligenci. Dost zajímavá je taktika pro přežití a rozvoj u mikroskopických hub, tedy plísní, rovněž zdatných producentů jedovatých látek.

Jak je to u rostlin?

Posuďte sama, už třeba z jejich jmen. Rulík zlomocný neboli Atropa belladonna je latinsky pojmenovaný podle řecké bohyně osudu Atropos, která smrtelníkům přestřihávala nit života, nebo oměj šalamounek – Aconitum napellus – zase podle místa, na které bájný Héraklés vyvlekl z podsvětí trojhlavého psa Kerbera. Ten „jsa oslepen slunečním světlem, začal dávit“, a kam dopadla jeho slina, vyrostla jedovatá bylina. Tak jakou asi tyto rostliny nesou po staletí pověst?

Oměj šalamounek obsahuje toxický alkaloid akonitin, jeden z nejprudších rostlinných jedů (na snímku publikace Icones plantarum od F. B. Vietze).

Rozhodně ne něžných kvítků na okrasu.

Něžné kvítky na okrasu to klidně být mohou. Vzpomeňme na dětskou říkanku ze školky: Konvalinka v lese cinká na svých sedm zvonečků, že je chudák, samotinká, že ví o ní jen rodinka neposedných srnečků. Jde o rostlinku půvabnou, ovšem dosti jedovatou. Názvy mnoha jedovatých rostlin nejsou náhodné. Účinky jejich nositelek jsou známy tisíce let. Už v pravěku, když táhla krajinou tlupa neandertálců a jeden z nich snědl jakési barevně nebo i vůní přitažlivé bobule u cesty a pak zůstal ležet v bolestech, si ti ostatní příště dali pozor. Tato primární znalost se přenášela z generace na generaci. V Sudetech existovala stará německá pověst: Když pohlédnete vráně zpříma do oka, zemřete. To sice vraní oko čtyřlisté neboli Paris quadrifolia nedokáže, ale minimálně může člověka, především dítě nebo starší osobu, zdravotně poškodit.

Na ty houbové se možná někdy pohlíží s větší tolerancí. Minimálně popkultura je vnímá jako méně nebezpečné.

Asi narážíte na film Jedna ruka netleská s Jiřím Macháčkem.

Dvě děvčata mu na chatě dají horký nápoj na zahřátí a on se ptá, co to je? Odpověď zní: „Houbový čaj, normální houbový čaj.“

A Macháček pak skončí na střeše a chce létat jako pták. Muchomůrka červená, ze které mu dívky uvařily čaj, obsahuje muscimol, kyselinu ibotenovou a muskarin. Muskarin funguje na somatické, tělesné úrovni, zatímco muscimol je halucinogen a jeho typické příznaky jsou pocity odpoutání od zemské přitažlivosti, lehkého kroku a létání. Ale to není jen současná popkultura, vždyť podobné prvky máme i v pohádkách. Všude, kde se píše „co krok, to devatero hor“, dávní vypravěči i jejich posluchači pravděpodobně tyto psychedelické účinky znali.

Řada motivů v pohádkách vychází z pocitů, které člověk zažívá při intoxikaci (ilustrace A Scheinera k pohádce K. J. Erbena).

Byli sjetí?

Řekněme, že kulturně, historicky a sociálně sdíleli stejnou zkušenost. Rozuměli si. Zde je však na místě důrazné varování! Přírodní, biologicky aktivní sloučeniny mohou být mimořádně nebezpečné. Velmi snadno mohou způsobit smrt, závažně a nevratně poškodit organismus, případně spustit těžké psychické poruchy, které nelze zvrátit. Navíc v případě přírodních zdrojů je odhad množství účinné látky vždy problematický, bez odpovídající chemické analýzy takřka nemožný. Obsah toxinů v téže rostlině nebo houbě se liší podle stanoviště, klimatu i doby sběru. Jakékoli experimentování s nimi nelze v žádném případě doporučit!

Který z jedů býval mezi traviči nejrozšířenější a jak vzdoroval vědeckému poznání?

Jednoznačně oxid arzenitý. Říkalo se mu všelijak: utrejch, otruch, otrušík, arzenik a byl to po staletí nezpochybnitelný král úkladných otrav. Pokud se použil v jedné nebo dvou velkých dávkách, projevil se rychle, srdeční zástavou. Pokud byla oběť vystavena delší dobu několika nižším dávkám, zdánlivě onemocněla a později zemřela na cosi, co se při ohledání označilo za choleru nebo jiné těžké průjmové a zažívací onemocnění. Utrejch byl až do roku 1836 nepostižitelný, pakliže nechytili vraha přímo při činu.

Co se stalo, že se situace změnila?

V Anglii měli v té době lékaři a vědci povinnost na vyzvání svědčit u trestních soudů, ve kterých byla nutná jejich expertiza pro podezření z úkladného útoku pomocí jedu. A právě ve třicátých letech devatenáctého století se odehrál slavný případ, kdy jakýsi člověk otrávil svého děda oxidem arzenitým v kávě. K případu byla povolána ikona světové fyziky a fyzikální chemie, Michael Faraday. Jenže jemu se tam nechtělo a poslal místo sebe svého asistenta Jamese Marshe. Ten přímo v soudní síni provedl v té době užívaný test na oxid arzenitý. Fungoval. Ovšem důkazná sraženina vybledla dříve, než domluvil předseda soudu, a vraha osvobodili. Marshe to rozrušilo, a tak vymyslel vlastní zkoušku, která byla také velmi jednoduchá, avšak již neomylná. Dnes jí říkáme Marshův test. Byl to první exaktní a spolehlivý toxikologický test na prokázání přítomnosti konkrétní toxické látky.

Dobová kresba aparatury určené k provedení Marshova testu

Jak moc byl arzenik mezi traviči populární?

Nesmírně. Používal se buď samotný, nebo v sofistikovaných směsích s dalšími jedovatými ingrediencemi či pomocnými látkami. Často jed traviči „šili“ na míru oběti – ať už složením, nebo znalostí jejích zvyků. Když se vědělo, že je sužována nějakým zdravotním problémem, namíchal tvůrce jedové kompozice koktejl, který nemoc prohloubil, případně ji převedl z chronické fáze do akutní a život ohrožující. Ale důmyslně zvolené byly i předměty, které se jedem napouštěly.

Nebyly to tedy jen nápoje a pokrmy?

Ani zdaleka. Trávily se paruky, dámské rukavičky, košile… Jeden významný představitel středověkého vysokého kléru zemřel poté, co si při večerním čtení v breviáři slinil prsty. Rohy jednotlivých listů mu jeho nepřátelé napustili jedem. V populární literatuře jsou popsány i případy, kdy byla obětována milenka mocného monarchy. Její rtěnka obsahovala toxickou látku. Bylo to však tak vypočítané, aby nezemřela okamžitě, ale až po určité době, kdy se předpokládalo, že krále políbí.

Mocní museli být na pozoru na každém kroku. Jak se proti jedům bránili?

Pokoušeli se o to. Jen se snaha občas míjela účinkem. Historie zná čtyři hlavní typy protijedů. Dva nebyly až tak marné. Prvním bylo mithridatum, nazvané podle krále Mithridata VI. Pontského. V podstatě šlo o sezamovou, mandlovou nebo ořechovou tyčinku, bohatou na cukry, soli a aminokyseliny, s příměsí sušených listů routy vonné. Něco podobného, bez té byliny, se dá koupit skoro v každém obchodě. Druhým nejrozšířenějším protijedem byl thériak. Nepřipomíná vám jiné slovo?

Že by dryák? Pod tím si ale představím spíš něco nechutného, co mi převrátí žaludek naruby.

Navzdory jménu byl thériak běžně dostupným a relativně levným lékem. Předepisoval se na nepřebernou škálu onemocnění včetně moru. I ten nejobyčejnější thériak obsahoval alespoň čtyřicítku ingrediencí, ale výjimkou nebyly ani přípravky s devadesáti položkami. Patřily mezi ně med, máslo, víno, rozličná koření, obrovské množství sušených bylin nebo bylinných extraktů, datle, fíky, různé ořechy a semena. Zatímco ve středověku se výraz dryák používal s úctou, od počátku devatenáctého století postupně docházelo k významovému posunu. Začal se objevovat v hovorové řeči a spíše v hanlivých souvislostech.

V receptuře thériaku měly své místo například i křen, kopr, petržel, cibule, česnek, hřebíček, zázvor či sůl, jak vysvětluje Petr Klusoň. (CC)

Mohl vůbec objektivně pomoct?

Ano. Těžištěm takzvaných slabých thériaků byly různé hlinky, tedy jílové hlinitokřemičitany s příměsemi dalších prvků. Pokud bychom zásadně omezili obsah vedlejších látek a ponechali jich jen několik, pečlivě zvolených, například pro vytvoření vůně, barvy a zpříjemnění chuti, promění se typický slabý thériak v běžně používané léčivo současnosti. Vysoce čisté jílové alumosilikáty jsou základem přípravků, které jsou na trhu dostupné pod obchodním označením Smecta. Jíl se váže s hlenem sliznice zažívacího traktu a zvyšuje jeho kvalitu a množství. Takto chrání sliznici proti infekci i škodlivým látkám a umožňuje rychlejší uzdravení.

A silné thériaky?

Jejich významnou ingrediencí bývalo opium. To obsahuje biologicky aktivní alkaloidy papaverin, kodein a především morfin – nejsilnější známé přírodní analgetikum. Velký thériak mohl tedy i tišit bolest v žaludku, střevech nebo dokázal pomoci od silného dávivého kašle.

Jaké byly poslední dva typy historických protijedů?

Ty už patří do světa mystiky a magie. Třeba smaragd. Kdo ho vlastnil, mohl být „v klidu“, jed si na něho nepřišel. Podobný účinek údajně měl bezoárový kámen, který se vytváří v zažívacím traktu kozy bezoárové. Skutečně se věřilo, že to je naprosto dokonalý všelék – že v otráveném vínu bezoár změní barvu nebo nápoj začne vřít. Rudolf II. měl takových předmětů celou sbírku. A rozhodně nebyl sám. Mocní světa na bezoárové kameny spoléhali s bezmeznou důvěrou a neváhali za ně platit enormní částky.   

Byla to tedy jen záležitost nejvyšších vrstev obyvatelstva?

Obyčejní lidé si mohli koupit jakési bezoárové homeopatikum. Z bezoárového kamene se vyřezalo pečetící razítko a pak se do různých poživatelných materiálů obtisklo. Účinek nemohla mít tato bezoárová substituce, stejně jako původní matérie, žádný. Byl to však s určitostí dobrý obchod.

Koza bezoárová okusuje chudou trávu a spolu s ní polyká i hlínu. Z nestráveného materiálu v jejím předžaludku pak vzniká tvrdý útvar zvaný bezoár.

Přesuňme se z rudolfínské doby o dvě stě padesát let dál. Co skrývaly třeba domácí lékárničky českých obrozenců?

Vedle vcelku rozumných položek byly i plné roztodivných toxických hrůz. Našly by se v nich masti obsahující kuličky rtuti rozetřené v jelením loji nebo vepřovém sádle. Používal se chlorid rtuťný i rtuťnatý. Populární snad na všechny neduhy byl takzvaný dávivý kámen, sloučenina nebezpečného antimonu. Hojně byl zastoupen Fowlerův roztok, sloučenina pětimocného arzenu. Univerzální byl i doverský prášek – podával se mimo jiné na tlumení kašle. V jednom z dopisů paní Čelakovské píše spisovatelka Božena Němcová, že dává svému nejmladšímu synovi Jaroušovi každý večer preventivně doverské kapky. Jenže dle lékopisu města Londýna z poloviny osmnáctého století bylo významnou složkou opium.

V dobrém úmyslu si lidé možná víc ublížili, než aby si pomohli.

Mohlo to tak být. Němcová také hodně pila jalovcový čaj, který je při každodenním užívání nefrotoxický. Ostatně lidé v devatenáctém století velmi dlouho stonali. Když si pak ale v korespondenci přečtete, že dostávali rtuťové náplasti každé dvě hodiny, už se tolik nedivíte. Těžko odhadnout, jaký podíl jejich stesků šel na vrub otravě a jaký léčené nemoci.

Boženou Němcovou jste se zabývali s kolegy podrobněji. Co jste se o autorce slavné Babičky dozvěděli?

V roce 2017 jsme publikovali mitochondriální DNA získanou z vlasů Němcové a potvrzenou podobnou analýzu vlasů jejího syna Hynka. Náš tým zahrnoval historiky, literární vědkyni, archivářku, genetika a chemika a v rámci bádání jsem měl právě možnost důkladně nahlédnout i do obrozeneckých lékárniček a brašen tehdejších domácích lékařů, dnes bychom řekli lékařů praktických ambulancí. 

Doverský prášek byl běžnou součástí obrozeneckých domácích lékárniček.

Váš vlastní výzkum se léčiv také blízce dotýká. Na čem aktuálně v Ústavu chemických procesů s kolegy pracujete?

Zabýváme se například novými syntetickými postupy pro výrobu generik, to znamená léků, u nichž účinná látka už nemá patentové krytí. V běžné praxi jde až o osmdesát procent všech preparátů, které lékaři předepisují pacientům. Jsou to relativně levné sloučeniny, ale přitom většina populace potřebuje právě je. Druhou oblastí pak je identifikace rizik a hledání intervenčních a preventivních strategií v oftalmologické chirurgii. V obou výzkumných směrech využíváme speciální mikroaparáty, malinká zařízení o vnitřním objemu v mikrolitrech, ve kterých navrhujeme a sledujeme chemické reakce a fyzikální procesy.

Co se u generických léků musí zkoumat, když už jednou byla jejich účinná látka patentována?

Vezmu to oklikou. Ve farmacii se obvykle používají takzvané vsádkové systémy. Představte si to jako velký nerezový hrnec, do něhož se nasypou všechny ingredience, a měsíc se vyrábí jedno léčivo. Pak se všechno musí dokonale vyčistit a zakonzervovat. Účinná látka je ve skladu a postupně se prodává. Takováto kampaň se zopakuje několikrát za rok. Konkrétní sloučeninu pro celý svět vyrábí jen několik firem, zpravidla „usazených“ v Asii.    

Takže léky ve skladu občas dojdou, a proto pak v Česku řešíme výpadek dodávky?

Není to tak jednoduché, ale řekněme, že ano. Najednou farmaceutické firmy zjišťují, že nebyl vždy úplně dobrý nápad přesunout výrobu do Číny, Indie, Vietnamu nebo Indonésie. Na to konto Evropská unie v minulém roce vydala Critical Medicines Act, legislativní opatření, které stanovuje kritické léky, jež by si Evropa měla vyrábět sama, aby zde byly vždy dostupné a unijní státy nemusely být závislé na občas dost nejistém dovozu z třetích zemí.

Jeden z mikroreaktorů pro průtočnou syntézu generik navržený v Ústavu chemických procesů AV ČR

Jak v tom může pomoct Akademie věd?

Navrhujeme a optimalizujeme komplexní procesně reakční systémy, které nejsou větší než půl kuchyňského stolu, ale běží čtyřiadvacet hodin denně. Uvedu konkrétní příklad: v Česku se zhruba sto čtyřicet tisíc lidí s různými neurodegenerativními onemocněními léčí sloučeninou, která se nazývá nicergolin. Zatím se vyrábí ve zmíněných obřích kampaních. Přitom my jsme denně schopni vyrobit dvě stě tisíc dávek, a českou spotřebu tak plně pokrýt. Tento přístup lze aplikovat na desítky dalších aktivních farmaceutických substancí, kriticky nezbytných pro národní nebo spíše evropskou lékovou bezpečnost. 

Zní to jako dobré řešení pro lékovou soběstačnost. Ale pořád v tom nevidím tu toxikologii.

Když se mění výrobní postup, zvlášť ve farmacii, musí se všechno dokládat řadou dokumentů. A samozřejmě zásadní je sledovat, jestli u modifikovaných syntéz léčiv nevznikají nějaké vedlejší sloučeniny, a pokud ano, jak jsou jedovaté. Je to oblast procesní syntetické chemie, která s toxikologií rozhodně velmi úzce souvisí.

Z oblasti medicínských aplikací vaší výzkumné skupiny jste zmínil oftalmologii. Na čem spolupracujete s očními lékaři?

Jedna z hojných operací oka souvisí s odchlípením sítnice. To je docela vážný stav, kdy pacient potřebuje urgentně operativní zákrok. Sítnice se po ošetření musí přitlačit tak, aby zase mohla přirůst a rána se zhojila. K tomu může sloužit olejová nitrooční tamponáda. Bohužel až u dvaceti procent pacientů se v zadním segmentu oka a v komorové vodě začnou objevovat mikroskopické kapičky oleje ve vodě a vody v oleji, což je pro oko velký problém. Může to vést k akutnímu glaukomu a ke ztrátě zraku během hodin. My hledáme chemické, fyzikální, fyzikálně-chemické a toxikologické důvody pro spouštění těchto negativních jevů. Spolu s kolegy z kliniky navrhujeme prevenční a intervenční strategie. Musím říct, že výzkum je to velice náročný, ale mimořádně vědecky a lidsky přínosný.   

Celou dobu jsme si povídali o přírodních látkách, tak už jen závěrem k těm syntetickým. Podařilo se člověku namíchat takové směsi sloučenin, které by v toxicitě předhonily přírodu?

Když se podíváte, co lidstvo vypouští do vzduchu, vody a půdy, je zřejmé, že přírodu předhání – v objemech jednoznačně. Skoro by se dalo říct, že nejjedovatější bytostí na planetě je člověk. Ale co se týče pozitivní kreativnosti a promyšlenosti, je příroda samozřejmě nedostižná.  

Jedům jsme věnovali i hlavní téma připravovaného čísla A / Magazínu, které vyjde 2. července. Najdete v něm článek o nebezpečných věčných chemikáliích, chemické továrně ve včelím žihadle a další zajímavosti ze světa toxických látek.

Text: Jana Kuřátková, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Josef Landergott, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR; Shutterstock; WikiMedia; ÚCHP AV ČR
Za poskytnutí prostor pro fotografování a zapůjčení knihy Icones plantarum od F. B. Vietze děkujeme Knihovně AV ČR.

 Text a fotografie označené CC jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons. 

Přečtěte si také

• Svět funguje na souhře chemických látek, říká talentovaný mladý vědec
• Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu
• Chci zjistit, jestli se život může vyvíjet i mimo Zemi, říká astrobioložka
• Souboj světla a antibiotik. Dokážeme vyčistit vodu od škodlivých látek?
• Převratná technologie: biosenzor odhalí zánět kloubního implantátu
• Lék na rakovinu? Boj s krizí klimatu? Ptejte se datových vědců
• S Tomášem Etrychem o polymerech, které umí chirurgům zobrazit zhoubný nádor
• V nanosvětě je zlato modré i rudé, říká Vladimíra Petráková
• Tajemství termitů: dlouhověkost a po miliony let fungující řád
• Plasty by se mohly vyrábět z oxidu uhličitého získaného z atmosféry, říká chemik