Coniin: Wirkung auf die Synapse, Toxikologie und Vorkommen

Coniin ist ein Pseudoalkaloid, das in verschiedenen Pflanzen vorkommt, insbesondere im Gefleckten Schierling (Conium maculatum). Es ist bekannt für seine stark giftige Wirkung, die bereits in der Antike für Hinrichtungen genutzt wurde. Das bekannteste Opfer des Coniins ist der griechische Philosoph Sokrates, der im Jahr 399 v. Chr. durch die Einnahme eines Schierlingsbechers starb.

Vorkommen und Eigenschaften

Coniin findet sich nicht nur im Gefleckten Schierling, sondern auch in anderen Pflanzen wie der Hundspetersilie (Aethusa cynapium) und der Gelben Schlauchpflanze. Alle Teile dieser Pflanzen enthalten den Giftstoff, wobei die Samen die höchste Konzentration aufweisen.

Coniin ist eine klare, ölige Flüssigkeit mit einem brennend scharfen Geschmack und einem Geruch, der an Mäuseharn erinnert. An der Luft nimmt die Substanz schnell eine braune Färbung an. Es ist in Wasser nur schwer löslich (1 ml in 100 ml Wasser), löst sich aber sehr gut in Ethanol und Ether.

Synthese

Coniin kann synthetisch hergestellt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, 2-Picolin mit Acetaldehyd in Gegenwart einer Base zu 2-Propenylpyridin reagieren zu lassen, das anschließend an einem Katalysator zu racemischem Coniin hydriert wird.

Coniin gehört zur Gruppe der Conium-Alkaloide, zu der auch N-Methylconiin, Conhydrin und Pseudoconhydrin gehören. Diese Piperidin-Derivate werden in der Pflanze synthetisiert, indem zunächst vier C2-Einheiten zu einer 3,5,7-Trioxo-octansäure tetramerisiert werden. Diese wird dann reduziert und nach einer Transaminierung zum γ-Conicein cyclisiert.

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Historische Verwendung

Früher wurde Coniin in Form von Hydrobromid oder Hydrochlorid äußerlich als Schmerzmittel in Einreibungen eingesetzt.

Toxikologie und Wirkungsweise

Coniin wird gut über Schleimhäute und die intakte Haut aufgenommen und entfaltet eine Nicotin- und Curare-ähnliche Giftwirkung. Es wirkt auf das Nervensystem, indem es zunächst die motorischen Nerven erregt und später lähmt. Bei Kontakt mit dem Pflanzensaft kann es zu Hautreizungen mit Brennen kommen.

Die Einnahme von Coniin ist durch einen charakteristischen, brennenden Geschmack erkennbar. Im Hals- und Rachenbereich verursacht es Mundschleimhautreizungen und vermehrten Speichelfluss. Weitere Symptome sind Schwindel, Atemnot, Bronchialspasmen, Bewusstseinstrübung, Sehstörungen und Lähmungserscheinungen. Die tödliche Dosis für erwachsene Menschen liegt bei etwa 40-60 mg pro kg Körpergewicht.

Coniin als Synapsengift

Coniin wirkt als Synapsengift, indem es die Erregungsübertragung zwischen Nervenzellen stört. Nervengifte wie Coniin können an verschiedenen Stellen der Synapse wirken, einschließlich der präsynaptischen Membran, des synaptischen Spalts und der postsynaptischen Membran.

• Präsynaptische Membran: An der präsynaptischen Membran befinden sich Calciumionenkanäle. Normalerweise öffnen sich diese Kanäle, wenn ein Aktionspotential das Axonendknöpfchen erreicht, wodurch Calciumionen in die Zelle einströmen. Dies führt zur Freisetzung von Neurotransmittern wie Acetylcholin (ACh) in den synaptischen Spalt.
• Synaptischer Spalt: Im synaptischen Spalt befinden sich Enzyme wie die Acetylcholinesterase, die Neurotransmitter abbauen, um deren Wirkungsdauer zu regulieren. Einige Synapsengifte hemmen die Aktivität dieser Enzyme.
• Postsynaptische Membran: An der postsynaptischen Membran befinden sich Rezeptoren, an die Neurotransmitter binden. Im Fall von Acetylcholin öffnen sich nach der Bindung Natriumkanäle, wodurch Natriumionen in die Zelle einströmen und ein neues Aktionspotential auslösen.

Coniin wirkt als kompetitiver Antagonist am Nicotin-Rezeptor, insbesondere in höheren Dosen. In niedrigen Dosen kann es auch als Agonist wirken. Dies bedeutet, dass es mit Acetylcholin um die gleiche Bindungsstelle am Rezeptor konkurriert. In hohen Dosen blockiert es die Rezeptoren, verhindert die Weiterleitung des Nervensignals und führt zu Lähmungen. Dies kann schließlich zu Atemlähmung und Tod führen, während das Bewusstsein erhalten bleibt.

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Andere Synapsengifte und ihre Wirkungsweisen

Es gibt viele verschiedene Arten von Synapsengiften, die auf unterschiedliche Weise wirken:

• Botulinumtoxin: Verhindert die Vesikelfusion und somit die Ausschüttung von Acetylcholin in den synaptischen Spalt.
• Alkylphosphate: Hemmen die Aktivität der Acetylcholinesterase, wodurch Acetylcholin nicht abgebaut wird und es zu einer Dauererregung kommt.
• Tetrodotoxin (TTX): Blockiert die Natriumkanäle in der postsynaptischen Membran dauerhaft, wodurch die Weiterleitung des Aktionspotentials verhindert wird.
• Curare: Blockiert die Acetylcholinrezeptoren in der postsynaptischen Membran, wodurch Acetylcholin nicht binden kann und die Weiterleitung des Aktionspotentials unterbunden wird.
• Batrachotoxin: Bindet an die Acetylcholinrezeptoren der postsynaptischen Membran und führt zu einer permanenten Aktivierung, wodurch die Natriumkanäle dauerhaft geöffnet bleiben und die Muskelzellen übermäßig aktiviert werden.
• α-Latrotoxin: Führt zu einem übermäßigen Einstrom von Calciumionen in die präsynaptische Membran, was zur Entleerung aller vorhandenen Vesikel in den synaptischen Spalt führt und eine Dauererregung der nachfolgenden Nervenzelle verursacht.

Gegengifte und kompetitive Hemmung

Einige Synapsengifte wirken durch kompetitive Hemmung, bei der sie mit Neurotransmittern um die gleiche Bindungsstelle am Rezeptor konkurrieren. In solchen Fällen können Gegengifte eingesetzt werden, um die Wirkung des Giftes zu neutralisieren.

Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Prostigmin als Antidot gegen Curare. Prostigmin hemmt die Acetylcholinesterase, wodurch die Konzentration von Acetylcholin im synaptischen Spalt erhöht wird. Die erhöhte Acetylcholinkonzentration konkurriert dann mit Curare um die Besetzung der Rezeptormoleküle, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass Acetylcholin an den Rezeptor bindet und die Erregung wiederhergestellt wird.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Verwendung von Acetylcholinesterasehemmern wie Prostigmin auch Probleme verursachen kann. Wenn Curare bereits abgebaut ist und Prostigmin noch wirkt, kann es zu einer Dauererregung des Rezeptors kommen, da das Acetylcholin nicht mehr gespalten werden kann. Dies kann zu einer starren Lähmung führen.

Nervengifte im Alltag

Nervengifte sind nicht nur in exotischen Pflanzen und Tieren zu finden, sondern auch in unserem Alltag präsent. Einige Beispiele sind:

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• Nikotin: Wirkt als Agonist an nicotinergen Acetylcholinrezeptoren und löst beruhigende Wirkungen aus, regt aber auch die Verdauung an.
• Atropin: Wirkt als kompetitiver Antagonist an Acetylcholinrezeptoren und blockiert die Weiterleitung des Signals. Es wird in der Augenheilkunde zur Pupillenerweiterung eingesetzt.
• Muscarin: Wirkt als kompetitiver Antagonist an Muscarin-Rezeptoren und verursacht ähnliche Symptome wie Coniin.
• Solanin: Blockiert die Acetylcholinesterase und führt zu einer Dauererregung der postsynaptischen Nervenzelle. Es kommt in Nachtschattengewächsen wie Kartoffeln vor.
• Insektizide: Viele Insektizide, wie z.B. Parathion (E 605), wirken als Acetylcholinesterasehemmer und können zu tödlichen Vergiftungen führen.
• Botulinumtoxin (Botox): Spaltet SNARE-Proteine, die für die Freisetzung von Acetylcholin benötigt werden, und führt so zu Lähmungen. Es wird kosmetisch gegen Falten eingesetzt.
• Saxitoxin: Blockiert Natriumkanäle in der Postsynapse und kann zu Lähmungen bis zum Tod führen. Es wird von Algen und Dinoflagellaten produziert und kann in Muscheln vorkommen.
• Tetrodotoxin: Blockiert Natriumkanäle und verursacht Taubheitsgefühl und Atemlähmung. Es kommt im Kugelfisch vor.
• Ethanol (Alkohol): Lagert sich in Zellmembranen des Nervensystems ein und bewirkt eine vermehrte Ausschüttung von Gamma-Aminobuttersäure (GABA), was beruhigende Wirkungen hat.
• Blei: Wirkt nervenschädigend und kann langfristig zu Vergiftungserscheinungen mit Symptomen wie Zittern und neurologischen Ausfällen führen.

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