Arsen - král jedů, jed králů

Miloslav Pouzar

Arsen

Arrenikos [αρρενικόν] nebo Arsenikos [αρσενικόν] /řečtina/- mužný, potentní, maskulinní

Oxid arsenitý (As2O3)

Arsenik

Otrušík

Utrejch - z německého Hüttenrauch - hutní dým

Z perského Az-zarnikh - orpiment, auripigment (As2S3)

Sulfid arsenitý (As2S3)

královská žluť

Pravdy, polopravdy, mýty....

• arseniku údajně použil Nero při vraždě nevlastního bratra Britannica - 55 AD, (travička Locusta - voda na ochlazení polévky) .... skutečný jed není znám

• arsenem otrávená svíce údajně zavinila smrt papeže Clementa VII - 1534.....Amanita phalloides?

• Kateřina Medicejská údajně otrávila svého syna Karla IX prostřednictvím knihy jejíž stránky byly napuštěny arsenikem - 1574 (Alexandr Dumas, Královna Margot) ..... tuberkulóza?

• Simon Bolivar (1783-1830) - vystoupení Dr Paula Auwaertera, specialisty na infekční choroby z Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, Maryland na 17th Historical Clinicopatological Conference 2010 - příčina smrti dedukována ze symptomů a ekologických podmínek v místě Bolivarova pobytu

Aqua Tofana

• roztok arseniku v "Aqua Cymbaraliae" (Cymbalaria muralis - zvěšinec zední?)

• autorem původní receptury Teofania di Adamo (popravena v Palermu 1635) ve službách Giulie Tofany (zemřela v Římě 1651), tajemství svěřila příteli Giorolamu Sparovi (pověšen v římě 1659)

• další Tofana pověšena v Neapoli roku 1730 - obviněna z 600 vražd

• obchodní značka Manna Sv. Nicolase z Bary

Dr. Paul Dittrich, British Journal of Medicine, page 1803, (1909)

L'affaire des poisons

• počátek - případ Marie Madeleine d'Aubray, marquise de Brinvilliers (c.1630-76) - se svým milencem otrávila otce a dva bratry a pokusila se otrávit manžela

• Catherine Deshayes Monvoisin - La Voisin (1640 - 1680) - vdova po zlatníkovi, která závratně zbohatla na prodeji různých jedů - za své zákazníky označila mimo jiné Madame de Montespan, Olympe Manciniovou a maršála Luxembourga

• speciální tribunál založený Ludvíkem XIV ji mimo jiné vinil z otravy více než 2 000 dětí

• Ludvík IX v dekretu vydaném 1682 zakázal prodej arseniku a ostatních jedů v lékárnách lidem, které lékárník osobně nezná

Gorby M.S., The Western Journal of Medicine 149 (3), 308-315 (1988)

Marshova zkouškaJames Marsh (Royal Arsenal, Woolvich) (1794 - 1846)

• Případ John Bodle - 1832 otrávil dědečka arsenikem, při použití klasické zkoušky s požitím H2S vzniklo neprůkazné množství žlutých sulfidů - Bodle osvobozen

• detekční limit 0,02 mg, interference s Sb - rozdílná rozpustnost As a Sb v NaOCl • smrtelná dávka As pro člověka 70 - 200 mg As - závisí na sloučenině

As2O3 + 6Zn + 6H2SO4 2AsH3 + 6ZnSO4 + 3H2O

Marshova zkouška - 1836

Případ Lafarge (1840)• majitel slévárny v otrávený svou ženou Marií (Tulle, Francie)• proveden Marchův test - jídlo pozitivní na As, vzorky odebrané z exhumovaného těla nikoli• Mathieu Orfila znovu provedl Marshův test s pozitivním výsledkem

Marshova zkouška

James MarshMathieu Orfila Marie Lafarge

Reinshův test• Reinsch Adolf (1862-1916), Altona, Německo, test popsán 1844

• vzorek se vaří s konc. HCl, do vroucího roztoku se přidají tenké pásky čisté mědi (2,5 ×0,5 cm)

• po 15 min se pásky vyjmou, omyjí, osuší, svinou do ruličky a vloží v redukční trubici do plamene kahanu (drátek)

• As - šedý povlak, který po zahřátí sublimuje a vytváří vrstvu oktaedrických krystalů, Hg poskytuje globulární povlak, Sb amorfní vrstvu

• schopnost detekovat 2 mg.L -1

As - medicinální užití

• součást přípravků doporučovaných Hippokratem (460-357 BC), Aristotelem (384-322 BC), Pliniem Starším (23-79 AD), Galénem (130-200 AD)

– orpiment a realgar při léčbě popálenin a vředů

Jolliffe D.M.,Journal of the Royal Society of Medicine 86, 287-289, (1993)

• Paracelsus (1493-1541) - užití elementárního arsenu

• malé dávky - roztažení podkožních krevních kapilár (efekt krev a mlíko)

Fovlerův roztok

• 1 % roztok arsenitanu draselného (KAsO2)

• 1876 - anglický lékař James Fovler popsal použití ochuceného roztoku oxidu arsenitého k léčbě malarické zimnice, opakované horečky a bolestí hlavy

• mimo jiné využíván při léčbě revmatismu, anemie, celiakie, astmatu, cholery,

As - medicinální užitíFovlerův roztok

• 1865 - chemoterapie leukemie

• 1931 - znovuobjevení roztoku pro léčbu chronické myeloidní leukémie lékaři Bostonské městské nemocnice Forknerem and Scottem (1953 nahrazen lékem Busulphanem)

• jako tonikum v Americe používán do r. 1950 - změny na kůži, kožní nádory, neuropatie

Jolliffe D.M.,Journal of the Royal Society of Medicine 86, 287-289, (1993)

Asijské pilulky

• směs arseniku a černého pepře

Donovanův roztok

• jodid arsenitý (AsI3) a jodid rtuťnatý (HgI2) - léčba malárie, revmatismu, tuberkulózy, diabetu, artritidy a spavé nemoci (Trypanosoma brucei)

As - medicinální užití

Jolliffe D.M.,Journal of the Royal Society of Medicine 86, 287-289, (1993)

Salvarsan• Paul Ehlrich (*1854 †1915) - Nobelova cena za medicínu a

fyziologii v roce 1908 (práce z oblasti imunologie)

• Salvarsan - lék na syfilis a spavou nemoc objevený v roce 1909 Paulem Ehlrichem a Sahachiro Hatou

• na trh uveden 1910, nahradil sloučeniny methylrtuti

• Salvarsan, Neosalvarsan a Mapharsen byly v roce 1943 nahrazeny penicilinem

As - Tolerance

Romach H.E et al., TOXICOLOGICAL SCIENCES 54, 500–508 (2000)

Tolerance• adaptivní stav organismu

• při opakovaném podání vyvolá určitá dávka toxické látky menší efekt než stejně velká dávka při předchozí aplikaci (toxikokinetický a toxikodinamický mechanismus)

• chronická expozice jako prevence akutní otravy

Indukovaná tolerance • nízké dávky As3+ vyvolali u jaterních epitelárních buněk schopnost snášet

vyšší akutní dávky As3+, As5+, MMA a DMA

• zvýšila se též tolerance k dalším kovům - Cd2+ (2-krát), Ni2+ (2-krát), Sb3+ (8-krát), cis-Pt (1,5-krát)

• základem je rychlejší vylučování As z buňky spíše než nižší absorpce

• indukovanou toleranci může vyvolat též Zn

Romach H.E et al., TOXICOLOGICAL SCIENCES 54, 500–508 (2000)

Analýza vlasů - Asvlasy• preferovaný vzorek pro studium chronické expozice As

• možnost odlišení akutní a chronické expozice

• sekvenční analýza

– As cirkulující v krvi přestupuje do vlasového folikulu, je zachycen v keratinu a transportován do rostoucího vlasu

– 1 cm lidského vlasu = měsíční expozice

– celková koncentrace, distribuce, speciace

Shamberger R.J., Biological Trace Element Research, 87, 1 –27, (2002)

Charles Francis Hall (*1821-†1871)

• rytec, tiskař a obchodník ze Cincinnaty

• účastník tří polárních expedic (1860-1863, 1864-1869 a 1871)

US North Polar Expedition

• loď Polaris v září 1871 zakotvila u pobřeží severního Grónska - posádka byla proti

• po návratu ze sólové výpravy Hall vypil šálek kávy, pocítil náhlou nevolnost, další dva týdny zvracel a upadal do deliria

• v roce 1968 prof. C.C. Loomis a Dr. F.K. Paddock provedli exhumaci Hallova těla a na místě provedli pitvu

– ostatky byly velmi dobře konzervovány

– odebrali vzorky nehtů, vlasů a půdy z okolí hrobu

– vzorky podrobeny neutronové aktivační analýze

Paddock FK, Loomis CC, Perkons AK, N Engl J Med 1970; 282:784-786

Charles Francis Hall

Výsledky NAA analýzy vzorků odebraných z těla F. Halla

• půda v okolí hrobu obsahovala zvýšenou koncentraci As

• ze sekvenční analýzy nehtů vyplynulo, že Hall požil vysokou koncentraci As dva týdny před smrtí

• sekvenční analýza vlasů výsledek potvrdila

• z lodních záznamů je zřejmé, že se na palubě nacházeli léčiva na bázi arsenu

Paddock FK, Loomis CC, Perkons AK, N Engl J Med 1970; 282:784-786

Princip NAA

Phar Lap*1926 Nový Zéland - †1932 Kalifornie

• vítěz 37 z 51 závodů (Agua Caliente Handicap, Tijuana, Mexico)

• těsně před smrtí bolesti (kolika), vysoká teplota, nepravidelná srdeční činnost, chrlení krve z nozder

• bakteriální infekce? , otrava?

• ve vnitřních orgánech nalezeny stopy arsenu - předávkování tonikem? (přípravek zlepšující okysličení krve díky mobilizaci Fe ve slezině, zvýšení vytrvalosti a chuti k jídlu)

Phar Lap

• analýza chlupů z hřívy, které byly v době smrti v anagenní fázi růstu pomocí synchrotronové rentgenové mikrosondy (XRF) a techniky 2D XANES

c) XRF - podélná distribuce As (500 m - 10 až 30 h)

d) 2D XANES - zastoupení jednotlivých forem As - průkaz původu (metabolity vs. vnější kontaminace)

Kempson I.M., Henry D.A., Angewandte Chemie International Edition 49, 4237 –4240 (2010)

Napoleon Bonaparte (*1769 - † 5.5.1821)

• Dr Barry O'Meara a Dr. Francesco Antommarchi - vážné zdravotní problémy od 18. srpna 1820 - bolesti žaludku, anorexie, nausea, zvracení, škytání, disurie, letargie, horečky, pocení, oběhové problémy - střídání fází

• 3. 5. 1821 - Dr. Archibald Arnott spolu s Dr. Shortem a Mitchellem podávají pacientovi 0,648 g kalomelu (Hg2Cl2) - zvracení krve, dehtovitá stolice, zrychlený tep

• po smrti pitva vedená Dr. Franceskem Antommarchim přítomni Dr. Henry, Shortt, Burton, Livingstone, Mitchell, Rutledge a Arnott - (4 pitevní zprávy),

– všechny popisují rozsáhlou ulceraci a perforaci žaludku

– zpráva Dr. Antommarchiho navíc zvětšená játra

– "Britská zpráva" - příčina smrti rakovina žaludku

– "Antommarchiho zpráva" - příčina smrti zánět žaludku a akutní hepatitida

Sten Forshfwud(1903-1985)

• švédský zubař a "expert na jedy"

• Forshufvud S., Smith H., Wassen A., "Arsenic Content of Napoleon I's Hair Probably taken Immediately after his Death", Nature 192, 103 - 105 (1961)

• výsledky NAA segmentů vlasů na obsah As

• autor teorie o otravě Napoleona As - zjištěn obsah 2,8 - 51,2 ppm (za normální považováno 0,08 ppm)

Benjamin "Ben" Weider(1923-2008)

• kanadský obchodník, spoluzakladatel IFBB (International Federation of BodyBuilding and Fitness)

• Prezident a sponzor "International Napoleonic Society"

• držitel Řádu čestné legie

• spoluautor několika knih o otravě Napoleona (spolu s Forshwudem)

Lecture given at the International Military History Festival "Borodino Day", Borodino Russia - September 5-10, 1997 and at the Sandhurst Military Academy, London, England, February 18, 1998.

Weiderovy argumenty ve prospěch teorie otravy

• při exhumaci v roce 16. října 1840 - Napoleonovy ostatky prakticky nedotčen

• Napoleon trpěl 30 ze 34 známých příznaků otravy As a žádným příznakem rakoviny (zemřel tlustý, žádné tumory ani metastáze)

• časová souvislost mezi zaznamenanými případy náhlého zhoršení Napoleonova zdravotního stavu a zvýšenou koncentrací As v odpovídajícím segmentu vlasů

• dvě fáze otravy - nejprve otrava As, poté smrt v důsledku otravy Hg (CN)2 (kalomel, tartar a mandlový nápoj orgeát) - ulcerace

Lecture given at the International Military History Festival "Borodino Day", Borodino Russia - September 5-10, 1997 and at the Sandhurst Military Academy, London, England, February 18, 1998.

Napoleon Bonaparte (*1769-†1821)

• Fioriny E., Nuclear Physics B. (Proc. Suppl.) 188, 365-370, (2009)

– NAA analýza Napoleonových vlasů z období dětství na Korsice a ze Sv. Heleny, dále vlasů jeho současníků a dnešních lidí

– konc. As v dětství - 7,3 0,5 a 4,0 0,3 ppm

– konc. v den smrti - 15,9 0,7 a 12,4 1,2 ppm

– Napoleonovi současníci - 0,8 až 11,2 ppm

– dnešní lidé - 0,05 až 0,12 ppm

Analýza fragmentů pro zjištění časových fluktuací

Výsledky NAA• a - vlasy odebrané v den Napoleonovy smrti• b - vlasy odebrané 1814 (Elba)• c,d - zdravý muž a žena 1820

Lin X et al., Anal. Bioanal. Chem. 379, 218-220 (2004)

Napoleon Bonaparte (*1769-†1821)

• Prof. Ivan Ricordel - ředitel kriminalistických laboratoří v Paříži, Science et Vie (2002)

– žádná technika oplachování neodstraní z vlasů veškerou vnější kontaminaci

– místo distribuce As ve vlasu nelze použít k jednoznačnému odlišení vnitřní expozice a vnější kontaminace

– až řádové rozdíly v koncentraci As lze najít na vlasech z jedné hlavy i při sekvenční analýze jednoho vlasu

– Napoleonova sestra Pauline Borghese - 15 ppm As ve vlasech

– jeden ze vzorků Napoleonových vlasů z roku 1815 obsahoval 296 ppm As

Hindmarsh J.T., Savory J., Clinical Chemistry 54 (12), 2092-2093 (2008)

• Speciační analýza As v Napoleonových vlasech

– Kinz (2007) - většina As jako AsV (66 %), pak AsIII (31 %), minimum MMA a DMA, žádný arsenobetain, As je anorganického původu, nepochází z kontaminovaných ryb - chronická intoxikace anorg. As

– Yamauchi (1989) - podobná proporce specií u Napoleona a vlasů kontaminovaných vnějším znečištěním

Nepřítomnost arsenobetainu - As nepochází z ryb (přestup do vlasů?)Podobná proporce specií u Napoleona a u lidí prokazatelně otrávených As !

P. Kintz et al. / Forensic Science International 170 (2007) 204–206)

Napoleon Bonaparte (*1769-†1821)

Lugli A. et. al, Human Pathology (2005), 36, 320-324

• Odhad váhové změny v období před smrtí

– výpočet BMI ze známého množství podkožního tuku v době smrti (27,2 kg.m -2)

– BMI porovnán s BMI 47 mužů (33 - 90 let) kteří zemřeli na karcinom žaludku - 22,3 kg.m -2 (12,4 - 30,6 kg.m-2) - Napoleon výrazně nevybočuje

– z BMI a výšky odhadnuta váha v době smrti - 75,9 kg

– měřením obvodu jeho kalhot z různých let a využitím vztahu mezi BMI a šířkou pasu rekonstruovány váhové změny v průběhu let

– váhový odhad učiněný na základě šířky kalhot a BMI - 79,7 kg

– rozdíl mezi šířkou kalhot v době smrti a nejširším modelem - 12 cm, což odpovídá váhovému úbytku 11 až 15 kg během posledního roku života

• Absence symptomů typických pro chronickou otravu As

– změny pigmentace, hyperkeratinóza, pozvolný váhový úbytek

Lugli A. et. al, Human Pathology (2005), 36, 320-324

Napoleon Bonaparte (*1769-†1821)

• Možné zdroje As v Napoleonových vlasech

– vlasový pudr - (Napoleon používal pudr, neznáme složení)

– barvení oděvů, obaly na bonbóny

– tonika na bázi As - není dokumentováno užití

– Pařížská zeleň na tapetách

Hindmarsh J.T., Savory J., Clinical Chemistry 54 (12), 2092-2093 (2008)

– pitná voda - autoři práce analyzovali současné vzorky vody z místa Napoleonova pobytu na Sv. Heleně - obsah As normální (0,8-2 ppb)

– ochrana vzorků vlasů před zničením - konzervanty na bázi arseniku

Děkuji za pozornost