Nowitschok

von russisch: Новичо́к ("Nowitschok") - Neuling
Englisch: novichok agent

1 Definition

Als Nowitschok wird eine Wirkstoffgruppe von Nervenkampfstoffen bezeichnet. Ihre toxische Wirkung beruht auf der Störung der Reizübertragung im zentralen und peripheren Nervensystem.

2 Hintergrund

Nervenkampfstoffe vom Typ Nowitschok wurden am staatlichen Forschungsinstitut für Organische Chemie und Technologie der Sowjetunion zwischen 1971 und 1993 entwickelt. Die Entwicklung erfolgte im Rahmen eines geheimen russischen Militärprogramms namens "Foliant", welches zum Ziel hatte, eine neue Generation an chemischen Waffen zu schaffen. In den Fokus der Öffentlichkeit rückte Nowitschok im März 2018 durch die Vergiftung von Sergei W. Skripal sowie im August 2020 durch den Anschlag auf Alexei A. Nawalny.

3 Chemie

Es handelt sich bei der Nowitschok-Gruppe um organische Phosphorsäureester, die teils als unitäre, teils als binäre Kampfstoffe vorliegen. Letztere werden als Nowitschok-Substanzen im engeren Sinne bezeichnet. Die genauen Strukturformeln der Substanzen sind jedoch nur teilweise bekannt bzw. veröffentlicht.

Einige der Nowitschok-Agenzien liegen in flüssiger, andere in fester Form vor. Die Gifte, die als Feststoff vorliegen, lassen sich zu einem ultrafeinen Pulver verarbeiten.

4 Wirkmechanismus

Die Nervengifte der Nowitschok-Gruppe entfalten ihre toxische Wirkung über die Hemmung der Acetylcholinesterase (AChE). Diese Hemmung resultiert aus der Phosphorylierung von Serin im aktiven Zentrum des Enzyms.

Durch die Hemmung der Acetylcholinesterase kann der Neurotransmitter Acetylcholin nicht mehr adäquat abgebaut werden. In Folge akkumuliert Acetylcholin im synaptischen Spalt und aktiviert dauerhaft postsynaptische Acetylcholin-Rezeptoren des zentralen und peripheren Nervensystems. Von dieser Überaktivierung sind sowohl die muskarinischen als auch die nikotinergen Acetylcholin-Rezeptoren betroffen. Folge ist eine Überstimulation des Parasympathikus und der neuromuskulären Endplatten mit Kontraktion aller Muskeln.

5 Toxizität

Nowitschok-Kampfstoffe zählen zu den tödlichsten Nervengiften, die jemals hergestellt wurden. Laut Wil Mirsajanow, einem russischen Chemiker, der für die Enthüllung von Nowitschok bekannt wurde, sind sie um ein Vielfaches potenter und toxischer als das bekannte Gift VX.

6 Klinik

Durch die parasympathische Überstimulation kommt es zum cholinergen Syndrom, welches mit folgenden Symptomen einhergeht:

• Salivation
• Miosis mit Sehstörungen
• Bradykardie, z.T. auch Tachykardie
• Bronchokonstriktion mit erhöhter Schleimsekretion (Bronchorrhö)
• Bauchschmerzen
• Übelkeit
• Erbrechen
• Diarrhoe

Weiterhin führt der Acetylcholin-Überschuss an nikotinergen Rezeptoren zu Muskelfaszikulationen und Muskelkrämpfen der Skelettmuskulatur und letztendlich zu einer Paralyse. Weiterhin treten eine Atemlähmung, Verwirrtheit, zentrale Krampfanfällen und Koma auf.

Die Todesursache stellt häufig das Ersticken dar. Zumeist ist dieses bedingt durch die Kombination aus Bronchokonstriktion, Bronchorrhö, Lähmung von Zwerchfell und Atemhilfsmuskulatur sowie der Hemmung des zentralen Atemantriebes.

7 Diagnostik

Diagnostisch steht nach der klinischen Untersuchung zunächst die Aktivitätsbestimmung der Cholinesterase im Vordergrund. Mittels Point-of-Care-Geräten (z.B. ChE check mobile, Fa. Securetec oder LISA-ChE, Fa. Dr. Köhler Chemie) kann diese innerhalb weniger Minuten durchgeführt werden.

Grob orientierend kann auch die Bestimmung der Pseudocholinesterase bzw. Plasmacholinesterase dienen. Da die Acetylcholinesterase auch auf Erythrozyten exprimiert wird und deren Funktion ebenfalls durch Nowitschok gehemmt wird, kann die Aktivität dieser als Surrogatparameter für die Aktivität der Acetylcholinesterase im Nervensystem herangezogen werden.

8 Therapie

Allgemein gilt es zunächst die Exposition des Patienten gegenüber dem chemischen Kampfstoff so früh wie möglich zu beenden. Dies erfolgt zum einen durch die Rettung des kontaminierten Patienten aus dem Gefahrenbereich unter Berücksichtigung des Eigenschutzes (Chemikalienschutzanzug und Mundschutz).

Die weitere Behandlungsstrategie umfasst die Verabreichung von folgenden Antidots, welche bei Nowitschok allerdings nur begrenzt wirksam sind:

• Atropin: Besserung der parasympathischen Symptome. Das Alkaloid verdrängt den Neurotransmitter ACh kompetitiv von der Bindungsstelle am Muskarinrezeptor und beendet damit die Daueraktivierung des Rezeptors. Hierbei kann die Gabe hoher Dosen Atropin notwendig sein. Die Dosis sollte nach Schema so weit gesteigert werden, bis die Kreislaufsituation stabilisiert und sowohl Salivation als auch Bronchorrhö gestoppt sind.
• Obidoxim: vermittelt die Abspaltung der Phosphatgruppe vom aktiven Zentrum der AChE und ermöglicht damit eine Reaktivierung der gehemmten muskarinischen und nikotischen Acetylcholinesterasen. Obidoxim dient somit v.a. der Behandlung muskulärer Symptome. Die Therapie wird oft mit einem Bolus von 250 mg Obidoxim eingeleitet und mit einer Dauerinfusion (750 mg/24h) fortgeführt.

Benzodiazepine werden darüberhinaus zur Behandlung von Krampfanfällen, zur Angstlösung und Beruhigung sowie zur Neuroprotektion verabreicht. Im Falle einer Ateminsuffizienz ist zudem eine invasive Beatmung notwendig.

Hinweis: Diese Dosierungsangaben können Fehler enthalten. Ausschlaggebend ist die Dosierungsempfehlung in der Herstellerinformation.

9 Quellen

• Wille, T., Steinritz, D., Worek, F. et al. Vergiftungen durch chemische Kampfstoffe. Bundesgesundheitsbl 62, 1370–1377 (2019). [1]
• Mirzayanov, V.S. State secrets. An insider’s chronicle of the Russian chemical weapons program, Outskirts Press: Parker, 2008.
• Chai, P. R.; Hayes, B. D.; Erickson, T. B.; Boyer, E. W. Novichokagents: a historical, current, and toxicological perspective Toxicol. Commun.2018, 2, 45-48.
• Stephanie Fitzpatrick: Novichok. In Eric A. Cody, James J. Wirtz, Jeffrey A. Larsen (Hrsg.): Weapons of Mass Destruction: An Encyclopedia of Worldwide Policy, Technology, and History. ABC Clio, Santa Barbara 2005, ISBN 978-1-85109-490-5, S. 201–202 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)