Smrdutý elixír

Jaroslav Petr  |  Věda
smrdutý elixír

Sirovodík odpudivě páchne a je jedovatý. Přesto má schopnost snížit úroveň látkové výměny a lékaři k němu upírají naději v boji o život lidí, kteří utrpěli závažná poranění nebo je čeká složitá operace.

„Há dvě es – smrdí jako pes.“ Tuhle říkanku si odnesl z hodin chemie snad každý, i když není úplně přesná.Sirovodík s chemickým vzorcem H2S nepáchne jako pes, ale jako zkažená vejce. Vzniká rozkladem bílkovin a ve větším množství se s ním můžeme potkat například u naft ových vrtů, v čističkách odpadních vod nebo na zemědělských farmách. Zemní plyn může obsahovat až 90 % sirovodíku.

Při střetu se sirovodíkem není o co stát. Pokud koncentrace plynu v ovzduší vystoupí nad kritickou mez, zabije člověka i jediný nádech. Proto se nezdá rozumné, aby sirovodík dýchali těžce nemocní či zranění. Přesto se právě k tomu lékaři připravují. V posledních dvaceti letech získali vědci o sirovodíku zcela nové, převratné informace. I nadále platí, že sirovodík je prudce jedovatý, protože blokuje enzym nutný pro tvorbu energie v buňkách. Na druhé straně se ale ukázalo, že si naše tělo sirovodík samo vyrábí a plyn má v lidském organismu široké spektrum přirozených účinků – od regulace proudění krve v cévách až po produkci hormonů. Pokud by se nám podařilo sirovodík „ochočit“, mohl by posloužit v řadě medicínsky komplikovaných situací. Lékaři si například slibují, že by mohl odstraňovat nežádoucí vedlejší účinky některých léků na tlumení bolesti nebo výrazně omezit škody vzniklé v důsledku srdečního infarktu.

Zdravý jed

První testy potvrdily, že malé dávky sirovodíku nemají na lidské zdraví nepříznivý vliv. Ve Spojených státech už se připravují první klinické zkoušky, při kterých by mohl sirovodík pomáhat pacientům při závažných poraněních jater nebo plic.

„Jsme svědky toho, jak se rozjíždí zcela nový způsob léčby, který může najít obrovské uplatnění v medicíně,“ konstatoval přední americký kardiolog David Lefer z newyorské Albert Einstein College of Medicine.

Některé způsoby využití sirovodíku vypadají jako vystřižené z druhořadé sci-fi. Menší dávky sirovodíku dokážou uvést malé tvory, jako je třeba laboratorní myš, do stavu nápadně podobného hibernaci zimních spáčů. Nikdo zatím neví, jestli má sirovodík podobné účinky i na větší tvory a zda by uvedl do hibernace i člověka. Pokušení vydat se tímto směrem je ale silné. Na tomto poli experimentuje například americká armáda v naději, že se povede uvést do stavu hibernace těžce poraněné vojáky, kteří by pak snáze absolvovali transport z frontové linie do nemocnice v zázemí. Uplatnění by našla uměle navozená hibernace i v civilním životě při transportu těžce zraněných obětí dopravních nehod nebo pacientů, kteří se ocitnou v kritickém stavu například po mozkové cévní příhodě.

A další jedy

Sirovodík patří mezi prudké jedy. Proto vědce zaskočilo, když zjistili, že si lidské tělo tento toxický plyn samo vyrábí. Produkuje jej ve velmi nízkých a tudíž i bezpečných koncentracích. Zřejmě jde o dědictví po jedněch z prvních forem pozemského života, které nevyužívaly k získávání energie kyslík ale síru. Mikrobi s tímto typem metabolismu přežili až do dnešních dnů. V buňkách vyšších organismů převzal nadvládu kyslík, ale síra v podobě sirovodíku tak úplně nevyklidila pozice a plní celou řadu významných funkcí.Sirovodík není zdaleka první plyn, který působí v organismech jako důležitá signální molekula.

V osmdesátých letech vědci s překvapením zjistili, že mnohé životně důležité funkce řídí molekuly plynu oxidu dusnatého. Podílí se na roztahování a smršťování cév, zabezpečují ničení nebezpečných mikrobů bílými krvinkami, zprostředkovávají předávání signálů mezi nervovými buňkami, hrají důležitou roli při uvolňování pohlavních hormonů do krve. Další významnou plynnou signální molekulou se ukázal toxický oxid uhelnatý.

V nízkých, bezpečných koncentracích řídí i on širokou škálu životních procesů. Nyní se k oběma oxidům připojil sirovodík. Ani mnozí vědci si ještě nezvykli, že tato vysoce toxická molekula sehrává klíčovou roli v regulaci životně důležitých pochodů.

Sirovodík jako posilovač paměti

Už v roce 1996 vědce zaskočila skutečnost, že nervová tkáň mozku obsahuje nečekaně vysoká množství sirovodíku.Další výzkumy prokázaly, že se sirovodík významně podílí na ukládání informací do paměti. Nepomáhá přenášet vzruchy mezi jednotlivými neurony, jako to dělá oxid dusnatý. Sirovodík se stará o průchodnost cesty, po které signál mezi neurony putuje. Zajistí, že nervový vzruch projde mezi některými neurony snáze. Toto „prošlápnutí cestičky“ mezi neurony mozku je podstatou procesů, které nám dovolují vydolovat z paměti vzpomínky nebo naučené znalosti a dovednosti.

Sirovodík odvádí poctivou práci i mimo mozek. Ve stěně cév například uvolňuje hladkosvalové buňky a to vede k rozšíření cévy a zvýšení průtoku krve. O některých rolích sirovodíku zatím nemáme zcela jasno. Není například úplně zřejmé, jak působí v místech, kde došlo k zánětu.Některé pokusy naznačují, že sirovodík zánět tlumí.Jiné ale svědčí o pravém opaku, jako by sirovodík zánět rozdmychával.

I když naše vědomosti o sirovodíku a jeho účincích mají daleko do úplnosti, začínají se před námi pomalu rýsovat možnosti jejich praktického využití. Výsledky experimentů naznačují, že by se sirovodík uplatnil při léčbě následků mozkových cévních příhod. Brání totiž poškození neuronů, ke kterému dochází po narušení krevního oběhu. Podobně má sirovodík schopnost omezit následky infarktu tím, že brání poškození buněk srdeční svaloviny nedostatečně zásobovaných kyslíkem. Také v žaludku a střevech se projevují nízké koncentrace sirovodíku blahodárně.Chrání například střevní a žaludeční sliznici před poškozením, které provází dlouhodobé užívání některých léků. Sirovodík by nás tak mohl ušetřit žaludečních či dvanáctníkových vředů.

Sirovodíková hibernace

Zcela nečekaný účinek sirovodíku odhalil před třemi roky americký biolog Mark Roth z Fred Hutchinson Cancer Reasearch Center v Seattlu. Roth zkoumal malé červíky a zjistil, že se dokážou udržet při životě i při koncentracích kyslíku, které by jim k přežití teoreticky neměly stačit.Podobně se chovají i zárodky malých akvarijních rybek danií. Živočichové prakticky zastavili své životní pochody. Zárodkům rybek dokonce přestalo bít srdce.Když se koncentrace kyslíku opět zvedly, živočichové zázračně obživli.

Roth začal hledat cestu, jak dosáhnout stejného efektu tím, že živočichům zabrání využívat kyslík, i když je tento plyn v okolním ovzduší k dispozici v dostatečném množství. U malých červíků uspěl s oxidem uhelnatým. Pro vyšší živočichy včetně člověka by ale použití tohoto plynu bylo příliš riskantní.

Plyn z podzemí

Roth marně hledal, čím by oxid uhelnatý nahradil.Jednou večer si pustil televizi, kde zrovna dávali dokumentární film o jeskyňářích. Ve filmu padla zmínka o sirovodíku, který vyplňuje některé podzemní prostory a představuje pro speleology velké nebezpečí. „To by mohlo být ono,“ řekl si Roth a pustil se do experimentů. V toxikologických příručkách si našel koncentrace sirovodíku, které vydrží obyčejná laboratorní myš, a pak myšky zavřel do nádoby náležitě obohacenou o tento plyn. Jeho sázka na plyn „ze zkažených vajec“ vyšla.

Tělesná teplota myší se snížila na 20 °C, spotřeba kyslíku klesla a stejně tak se drasticky omezila produkce oxidu uhličitého, která je ukazatelem intenzity látkové výměny. Srdeční tepová frekvence se snížila na polovinu. Za normálních okolností má takový pokles tepové frekvence za následek nedostatečné zásobování srdce kyslíkem a poškození srdečního svalu. Sirovodík tomu ale zabránil a srdce ochránil. Myši upadaly pod vlivem tohoto plynu do stavu, který se podobal zimnímu spánku. Jakmile Roth sirovodík odstranil a myši zahřál, zvířata se rychle vzpamatovala. Během hodiny už byla zase plná života. Rotha pochopitelně zajímalo, zda sirovodíkový spánek nezanechal na zdraví myší nějaké následky. Zevrubné testy však nic neodhalily. Sirovodíková hibernace myším ani v nejmenším neublížila. Následně Roth prokázal, že v hibernaci navozené sirovodíkem přežijí myši i v atmosféře se smrtelně nízkou koncentrací kyslíku. Podivný klid

Sirovodíková hibernace není totožná se skutečným zimním spánkem. Při něm dochází k celkovým změnám ve fungování organismu. Mění se ukládání tuku i tvorba nových bílkovin. K tomu při sirovodíkovém „klidovém stavu“ nedochází. Nejedná se ani o spánek, ani o bezvědomí a dokonce ani o jakýsi druh narkózy. Všechny tyto stavy se od „sirovodíkového klidu“ významně liší.

Lékaři vidí v sirovodíkovém „klidu“ obrovskou naději pro pacienty, jejichž tělo není dostatečně zásobované kyslíkem a hrozí závažné poškození životně důležitých orgánů. K tomu dochází například po srdečním infarktu nebo při úrazech, jež mají za následek rozsáhlé krvácení a velkou ztrátu krve. Potkan, kterého vědci vystavili účinku sirovodíku, přežil ztrátu 60 % veškeré krve. Pokud by stejný mechanismus fungoval úspěšně i u člověka, bylo by možné zachránit život mnoha obětem automobilových havárií nebo zraněným vojákům. Stačilo by jim rychle podat malé množství sirovodíku. Do nemocnice by pak byli transportováni v uměle navozeném „klidovém stavu“, při kterém by navzdory velké ztrátě krve netrpěli nedostatkem kyslíku.

Roth je připraven na to, že postup zpočátku narazí na odpor. „Lidé jsou zvyklí, že se lékaři a záchranáři snaží přivést oběť úrazu k životu. Ale v tomto případě by byl zraněný naopak jakoby uspáván. To může být pro lidi těžko pochopitelné a obtížně přijatelné,“ říká Roth.Zatím ale není jisté, jestli bude sirovodík na větší savce včetně člověka působit stejně jako na myši a potkany.První studie na ovcích a prasatech nedopadly dobře.

Místo celkového zklidnění a poklesu látkové výměny vyvolal sirovodík u větších zvířat naopak celkové nabuzení a vzestup metabolismu. Takové zvýšení aktivity organismu by mohlo pacienty v kritickém stavu zabít. Podle Rotha ale došlo při těchto pokusech k zásadní chybě, protože prasata i ovce dostávaly stejné dávky sirovodíku jako mnohem menší myši a potkani. „Velká zvířata potřebují mnohem větší dávku,“ tvrdí Roth. Jestli má skutečně pravdu, ukáže teprve další výzkum.

SMRT S PUCHEM ZKAŽENÝCH VAJEC

Se sirovodíkem nejsou žerty. Je stejně jedovatý jako podstatně slavnější kyanovodík. Na první pohled se může zdát, že typický zápach je dostatečným varováním. Polovina lidí cítí „zkažená vejce“ už při naředění sirovodíku v poměru pět ku jedné miliardě. Přesto nejsou otravy sirovodíkem nijak vzácné. Typickými příznaky otravy tímto

plynem je kašel, zvracení a poruchy dýchání. Dlouhodobý pobyt v prostředí s nízkou koncentrací sirovodíku vede k vyčerpání, ztrátě chuti k jídlu, bolestem hlavy, podrážděnosti, narušení paměti. Často trpěli otravami například dělníci v papírnách, kde se sirovodík používá k bělení papíru. Zajímavou stopu při vyšetřování otrav vysokou dávkou

sirovodíku představuje vyblednutí měděných mincí v kapsách oběti. To je vyvoláno chemickou reakcí sirovodíku na povrchu mince. Při otravě sirovodíkem se obětem podává dusičnan sodný v injekcích a je zajištěno dýchání kyslíku. V některých příkladech jsou oběti umístěny do komory, kde dýchají kyslík pod zvýšeným tlakem.

SIROVODÍKOVÁ SMRT V ČÍSLECH

Horní povolená koncentrace pro výskyt sirovodíku v ovzduší činí 1: 100 000. I takto naředěný sirovodík už dráždí oči. 5× vyšší koncentrace poškozuje oči. 20× vyšší koncentrace po několika nádeších ochromí čichový nerv. Člověk pak už varovný pach sirovodíku nevnímá a dostává se do přímého ohrožení života. 50× překročená nejvyšší povolená koncentrace zabíjí během půl hodiny. Člověk obvykle umírá na otok plic. 100× překročený limit stačí k tomu, aby člověk okamžitě upadl do bezvědomí. Zasažen je nervový systém a po počátečním zrychleném dýchání dochází k zástavě dechu. Smrt nastává v několika následujících minutách. Koncentrace sirovodíku vyšší než 1:1000 vyvolají okamžitý kolaps a zástavu dechu už při prvním nadechnutí.

JAPONSKÉ SEBEVRAŽDY

V Japonsku se staly populárními sebevraždy sirovodíkem. Oběti si toxický plyn vyrobily smícháním domácích čisticích prostředků s koupelovou solí. Návod na sebevražedný sirovodíkový koktejl se šířil po internetu. Stránky musely být nakonec správci serverů cenzurovány.

ČESNEK, OMRZLINY A SIROVODÍK

Lidová moudrost připisuje česneku magickou moc. Kromě ochrany proti upírům je doporučován jako prevence proti omrzlinám. Česnekem se chránili na frontě druhé světové války ruští vojáci, česnek jako prevenci proti omrznutí konzumovali i mnozí horolezci včetně slavného Reinholda Messnera. Česneková prevence omrzlin není pouhou pověrou. Česnek obsahuje allicin, který je zodpovědný za jeho typický pach i pálivou chuť. Při rozkladu allicinu v těle vzniká malé množství sirovodíku, což má za následek rozšíření cév a lepší prokrvení organismu. To s sebou nese i vyšší odolnost okrajových částí těla proti omrzlinám. Jde o dědictví po prvních formách pozemského života, které nevyužívaly k získávání energie kyslík, ale síru.

DUSÍK POMÁHÁ SRDCI I EREKCI

Oxid dusnatý (NO) – plní v těle celou řadu životně důležitých úloh. Patří k nim i rozšiřování cév. Látky uvolňující oxid dusnatý se proto užívají při nemocích vyvolaných nedostatečným prokrvením orgánů. Například účinky Viagry jsou zajištěny jeho působením na enzym, který produkuje oxid dusnatý a následně vyvolává rozšíření cév v oblasti pánve. Lidé s poškozenými cévami, jež zásobují krví srdeční sval, mívají potíže při zvýšené námaze nebo i při rozčilení, protože jejich bušící srdce nedostává dost kyslíku a živin. K prvním lékům, které těmto pacientům dokázal ulevit, se řadil nitroglycerin. Z molekuly nitroglycerinu se v těle pacienta uvolní oxid dusnatý a pod jeho působením se cévy srdeční svaloviny poslušně roztáhnou. Už první chemici, kteří nitroglycerin syntetizovali, tento účinek odhalili. V těch dobách bylo běžným zvykem zkoumat novou sloučeninu všemi smysly včetně chuti. Když chemici slízli nepatrné množství nitroglycerinu, rychle zrudli v obličeji. Výbušnina se jim ústech vstřebala a v krvi se z ní uvolnil oxid

dusnatý. To ale ještě dlouho nikdo netušil. Teprve v osmdesátých letech minulého století odhalili vědci účinky oxidu dusnatého. V roce 1992 byl oxid dusnatý vyhlášen časopisem Science za „molekulu roku“ a v roce 1998 dostali Ferid Murad, Robert Furchgott a Louis Ignarro za objev biologických účinků oxidu dusnatého Nobelovu cenu. Je paradoxem, že Alfred Nobel, který „zkrotil“ nitroglycerin, trpěl na sklonku života srdeční chorobou a měl předepsáno užívání nitroglycerinu, lék však odmítal, protože ho po něm bolela hlava.

OXID UHELNATÝ

Tento bezbarvý plyn s chemickým vzorcem CO je smrtelně nebezpečný. Každoročně se jím otráví nechtěně i úmyslně mnoho lidí. Příčinou smrti při otravě oxidem uhelnatým je zadušení, protože krevní barvivo obsazené oxidem uhelnatým už nedokáže dopravit k buňkám dostatek kyslíku. Vědci proto ani nechtěli věřit, když se ukázalo, že oxid uhelnatý hraje důležitou roli v práci mozku, který je na zásobení kyslíkem v našem těle ze všech orgánů bezkonkurenčně nejnáročnější. Ale bylo to tak. Oxid uhelnatý plní i další úlohy. Podílí se na správném fungování čichové sliznice v nose, řídí činnost střev a žaludku a samci bez něj nedokážou při páření ejakulovat. Látky, které blokují produkci oxidu uhelnatého v těle, se proto zkoušejí jako léky na předčasnou ejakulaci. SIROVODÍK A MASOVÉ VYMÍRÁNÍ Někteří vědci připisují sirovodíku největší masové vymírání v historii pozemského života. K tomu došlo před 251,4 milionu roků na pomezí období permu a triasu.

V moři tehdy vyhynulo 96 % veškerých druhů. Na souši byl dopad jen o málo mírnější – vyhynulo asi 70 % všech druhů. Bylo to poprvé a naposledy, kdy na Zemi masově vymíral dokonce i hmyz. Při masivní vulkanické činnosti se tehdy dostalo do ovzduší obrovské množství metanu a oxidu uhličitého. Tyto plyny vyvolaly silný skleníkový efekt a ohřály Zemi. Teplá voda moří nedokázala rozpouštět v takové míře kyslík z atmosféry. V okysličené vodě dochází k průběžné likvidaci sirovodíku jeho oxidací. V oceánech ochuzených o kyslík se ale sirovodík hromadil a zabíjel vše živé. Výrony sirovodíku z oceánů do ovzduší vyvolávaly otravy a měly i další následky. Narušily například ochrannou ozonovou vrstvu v atmosféře a vystavily tak zemský povrch ničivému ultrafi alovému záření.

Nejčtenější