2,4-dinitrofenoli

2,4-dinitrofenoli (DNP) on orgaaninen yhdiste. DNP on biologisesti aktiivinen aine. Se estää adenosiinitrifosfaatin (ATP:n) tuottoa mitokondrioissa ja toimii siksi laihdutusvalmisteena. Aineen laihdutuskäyttö voi kuitenkin aiheuttaa vakavia sivuvaikutuksia ja se on ollut syynä useisiin kuolemantapauksiin.
DNP:tä voidaan käyttää antiseptisenä aineena ja hyönteismyrkkynä. Se on esiaste joidenkin rikkivärien ja puun säilöntäaineiden valmistuksessa. DNP:tä on käytetty valokuvauksen kehitysaineiden ja räjähteiden valmistuksessa. DNP:tä on myös käytetty rikkakasvimyrkkynä. Muita dinitrofenoleihin kuuluvia rikkakasvimyrkkyjä ovat muun muassa 2,4-nitrofenoli-o-kresoli (DNOC), dinosebi ja dinoterbi.
Ominaisuudet ja kemia.
DNP on keltainen ja kiteinen aine, jolla on makea ja tunkkainen haju. DNP sublimoituu ja haihtuu helposti päästettäessä vesihöyryä sen lävitse. DNP on liukoinen useimpiin orgaanisiin liuottimiin ja emäksisiin vesiliuoksiin.
25 °C ja/tai 1 atm oloissa (ellei toisin mainita) aineen liukoisuus on 0,69 g per kg vettä, pKa on 4,07, 298 K muodostumisen entalpia ioneistaan kiteiseksi aineeksi on -232,7 kJ/mol ja nesteeksi -128,1 kJ/mol.
DNP toimii pH-indikaattorina 50 % etanoliliuoksessa muuttuen värittömästä keltaiseksi pH-alueella 2,4-4.
Vaikutusmekanismi.
DNP kuljettaa soluissa protoneita solun kalvojen läpi ionoforina. Tämä vaikutus purkaa mitokondrioiden kalvojen eri sisä- ja ulkopuolella vallitsevaa protonipitoisuuseroa, jota nämä soluelimet käyttävät ATP:n tuottoon ATP-syntaasilla. Ravinnosta lähtöisin olevien protonien kemiallinen energia menee tällöin hukkaan mitokondriota ympäröiväksi lämmöksi sen sijaan että se menisi ATP:n tuottoon. DNP voi myös vähentää solun toiminnalle elintärkeän ATP:n tuottoa, muttei käytännössä estä sitä kokonaan, sillä ihmiskeho lisää ATP:n tuottoa.
Farmakokinetiikka.
DNP poistuu tai hajoaa todennäköisesti nopeasti kehosta: vuoden 1934 tiedejulkaisun mukaan ehkä noin 3–4 päivässä, mikäli henkilön munuaisten ja maksan toiminta on normaalia. Poistumisnopeutta ei kuitenkaan tiedetä varmasti: uudempien julkaisujen mukaan DNP:n puoliintumisajan kehossa on esitetty olevan 3 tuntia tai jopa 5–14 päivää.
Yliannostus ja terveysvaikutukset.
DNP:tä voidaan pitää akuutisti myrkyllisenä aineena. Sen käyttö on johtanut useisiin kuolemantapauksiin. Suun kautta otetut annokset lisäävät kehon perustason aineenvaihduntaa. Suuret annokset voivat aiheuttaa pahoinvointia, hikoilua, sekavuutta, päänsärkyä, hengityksen kiihtymistä, kohonnutta sydämen syketiheyttä ja laihtumista. Jatkuva altistus DNP:lle voi johtaa ihovaurioihin ja hyvinkin pian harmaakaihiin. DNP:n yliannostuksesta johtuva kuolema ei johdu ATP:n tuotannon loppumisesta vaan lämpöhalvauksesta.
Yksittäisistä myrkytystapauksista on päätelty, että 20–50 milligramma DNP:tä per henkilön painokilo on ihmiselle tappava annos.
DNP, dinoterbi ja muut dinitroyhdisteet ovat teratogeenisiä, eli voivat aiheuttaa sikiövaurioita. Koe-eläinten jälkeläisillä ne ovat aiheuttaneet silmän, hermoston, luuston ja rasvakudoksen epämuodostumia.
2002 DNP:n aiheuttama myrkytys onnistuttiin hoitamaan dantroleenin avulla. DNP aiheuttaa kalsiumin vapautumista mitokondrion varastoista ja estää lisäksi Ca2+-ionien takaisinottoa. Ca2+ kertyy siten solujen väliseen tilaan. Siellä se aiheuttaa lihasten supistumista, joka pahentaa henkilön lämpöhalvausta. Dantroleeni estää Ca2+ vapautumista lihasten sarkoplasmisesta kalvostosta. Tästä johtuva lihasten rentoutuminen helpottaa lämmön poispääsyä kehosta. Dantroleenin käyttöön ei liity merkittäviä riskejä ja sen käytöllä varhaisessa vaiheessa voidaan ehkä lisätä potilaan todennäköisyyttä selvitä hengissä vakavissa myrkytystapauksissa.
Historia.
1. maailmansodan aikana DNP:tä käytettiin Ranskassa ammusten räjähteiden valmistuksessa.
DNP:tä käytettiin laajalti lääketieteessä laihdutuslääkkeenä vuosina 1933–1938 muun muassa USA:ssa. Lääkekäyttö alkoi kun Stanfordin yliopiston tutkijat Cutting ja Tainter ilmoittivat havaitsemastaan DNP:n kyvystä tehostaa perustason aineenvaihduntaa. Vain vuosi DNP:n lääkekäytön alkamisesta, Tainter arvioi vähintään 100 000 henkilön käyttäneen DNP:tä Yhdysvalloissa muiden valtioiden lisäksi. DNP on myrkyllinen ja ihmisten herkkyys sille on hyvin yksilöllistä. Siksi DNP:tä käytettiin ylipainon lääketieteellisessä hoidossa henkilökohtaisesti säädetyin annoksin. Hoidot aloitettiin pienistä annoskooista, jotka korotettiin hitaasti sopivalle tasolle. DNP:n kliininen käyttö lopetettiin 1938, sillä sen käyttö aiheutti harmaakaihia.
DNP:n käyttöön liittyvien kuolemien määrä on ollut kasvussa muun muassa vuosina 2001–2010, sillä sen myynti on lisääntynyt internetissä. Tyypilliset internetissä myytävät annokset ovat 100–200 mg luokkaa. Nykyään DNP:tä nopeaan laihtumiseen käyttävät muun muassa kehonrakentajat ja urheilijat. 1918 sattui tiettävästi ensimmäinen DNP:n aiheuttama kuolema, joka johtui altistuksesta aineelle työpaikalla. Laihdutukseen ja muuhun tarkoituksenmukaiseen käyttöön liittyviä vahinkokuolemia on 2000-luvulla ollut useita. DNP:llä on myös tehty itsemurhia.