Name: Ammoniak

Formel: NH3

Chemische Sicherheit: Ätzend, akut toxisch, umweltgefährdend

Molare Masse: 17.031 g/mol

Flammpunkt: -

Untere Explosionsgrenze (LEL): 15%VOL

Obere Explosionsgrenze (UEL): 33.6%VOL

TWA: 25ppm

STEL: 35ppm

Allgemeine Beschreibung: Ammoniak ist ein farbloses, alkalisches Gas und eine der am häufigsten vorkommenden stickstoffhaltigen Verbindungen in der Atmosphäre. Es ist ein Reizstoff mit einem charakteristischen, stechenden Geruch, der in der Industrie weit verbreitet ist. Da Ammoniak sehr gut wasserlöslich ist und sich beim Einatmen in den oberen Atemwegen ablagert, wird eine berufsbedingte Exposition gegenüber Ammoniak häufig mit Sinusitis, Reizungen der oberen Atemwege und Augenreizungen in Verbindung gebracht. Akute Expositionen gegenüber hohen Ammoniakkonzentrationen wurden auch mit Erkrankungen der unteren Atemwege und der interstitiellen Lunge in Verbindung gebracht. Geringe Mengen Ammoniak werden auf natürliche Weise in fast allen Geweben und Organen von Wirbeltieren gebildet. Ammoniak ist sowohl ein Neurotoxin als auch ein Metabotoxin. Es ist sogar das am häufigsten vorkommende endogene Neurotoxin. Ein Neurotoxin ist eine Verbindung, die das Nervengewebe und die Nervenzellen schädigt. Ein Metabotoxin ist ein körpereigener Metabolit, der bei chronisch hohen Konzentrationen gesundheitsschädliche Wirkungen hervorruft. Es ist bekannt, dass Ammoniak eine zentrale Rolle in der Pathogenese einer als hepatische Enzephalopathie bezeichneten Erkrankung des Gehirns spielt, die durch verschiedene Lebererkrankungen entsteht und zu einer Anhäufung von Ammoniak im Blut (Hyperammonämie) führt. Mehr als 40 % der Menschen mit Leberzirrhose entwickeln eine hepatische Enzephalopathie. Ein Teil der Neurotoxizität von Ammoniak ist darauf zurückzuführen, dass es leicht die Blut-Hirn-Schranke überwindet und von den Astrozyten, einer Zellpopulation im Gehirn, die 30 % der Großhirnrinde ausmacht, aufgenommen und verstoffwechselt wird. Astrozyten verwenden Ammoniak bei der Synthese von Glutamin aus Glutamat. Der erhöhte Glutaminspiegel führt zu einem Anstieg des osmotischen Drucks in den Astrozyten, die dadurch anschwellen. Es kommt zu einer erhöhten Aktivität des hemmenden Gamma-Aminobuttersäure (GABA)-Systems, und die Energieversorgung anderer Gehirnzellen wird verringert. Dies kann als ein Beispiel für ein Hirnödem angesehen werden. Die Quelle des Ammoniaks, das zur hepatischen Enklopahie führt, ist nicht ganz klar. Der Darm produziert Ammoniak, das in der Leber verstoffwechselt wird, und fast alle Organsysteme sind am Ammoniakstoffwechsel beteiligt. Kolonbakterien produzieren Ammoniak, indem sie Harnstoff und andere Aminosäuren aufspalten, was jedoch die Hyperammonämie und die hepatische Enzephalopathie nicht vollständig erklärt. Die alternative Erklärung ist, dass die Hyperammonämie das Ergebnis des intestinalen Abbaus von Aminosäuren, insbesondere von Glutamin, ist. Der Darm verfügt über eine beträchtliche Glutaminaseaktivität, die sich vor allem in den Enterozyten befindet. Andererseits haben die Darmgewebe nur eine geringe Glutaminsynthetaseaktivität, so dass der Darm ein wichtiges Glutamin verbrauchendes Organ ist. Neben dem Darm ist auch die Niere eine wichtige Quelle für Ammoniak im Blut von Patienten mit Lebererkrankungen. Im Leberkoma wird Ammoniak auch von den Muskeln und dem Gehirn aufgenommen, und es gibt Belege dafür, dass Ammoniak in den Muskeln metabolisiert wird. Eine übermäßige Bildung von Ammoniak im Gehirn von Alzheimer-Patienten wurde ebenfalls nachgewiesen, und es hat sich gezeigt, dass einige Alzheimer-Patienten erhöhte Ammoniakkonzentrationen im Blut aufweisen. Ammoniak ist der wichtigste natürliche Modulator der lysosomalen Proteinverarbeitung. In der Tat gibt es starke Hinweise darauf, dass eine abnorme lysosomale Verarbeitung des Beta-Amyloid-Vorläuferproteins (Beta-APP) an der Bildung von Amyloid-Ablagerungen beteiligt ist. Es wird allgemein angenommen, dass entzündliche Prozesse und die Aktivierung von Mikroglia in die Pathologie der Alzheimer-Krankheit involviert sind. Ammoniak ist in der Lage, die charakteristischen Funktionen der Mikroglia, wie die Endozytose und die Zytokinproduktion, zu beeinflussen. Auf der Grundlage dieser Fakten wurde eine auf Ammoniak basierende Hypothese für die Alzheimer-Krankheit vorgeschlagen (PMID: 17006913, 16167195, 15377862, 15369278). Chronisch hohe Ammoniakwerte im Blut werden mit fast zwanzig verschiedenen angeborenen Stoffwechselstörungen in Verbindung gebracht, darunter: 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA-Lyase-Mangel, 3-Methyl-Crotonylglycinurie, Argininämie, Argininobernsteinsäureurie, Beta-Ketothiolase-Mangel, Biotinidase-Mangel, Carbamoylphosphat-Synthetase-Mangel, Carnitin-Acylcarnitin-Translocase-Mangel, Citrullinämie Typ I, Hyperinsulinismus-Hyperammonämie-Syndrom, Hyperornithinämie-Hyperammonämie-Homocitrullinurie-Syndrom, Isovaleriansäureurie, Lysinurie-Proteinintoleranz, Malonsäureurie, Methylmalonsäureurie, Methylmalonsäureurie aufgrund von Cobalamin-bezogenen Störungen, Propionsäureurie, Pyruvat-Carboxylase-Mangel und kurzkettiger Acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel (SCAD-Mangel). Viele dieser angeborenen Stoffwechselstörungen sind mit Störungen des Harnstoffzyklus oder Beeinträchtigungen des Aminosäurestoffwechsels verbunden. Hohe Ammoniakwerte im Blut (Hyperammonämie) führen zur Aktivierung von NMDA-Rezeptoren im Gehirn. Dies führt zu einer Erschöpfung des ATP im Gehirn, was wiederum zur Freisetzung von Glutamat führt. Ammoniak führt auch zu einer Beeinträchtigung der Mitochondrienfunktion und der Kalziumhomöostase, wodurch die ATP-Synthese verringert wird. Überschüssiges Ammoniak erhöht auch die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO), was wiederum die Aktivität der Glutaminsynthetase verringert und damit die Ausscheidung von Ammoniak im Gehirn vermindert (PMID: 12020609). Als Neurotoxin wirkt Ammoniak vor allem auf Astrozyten. Eine gestörte Mitochondrienfunktion und oxidativer Stress, Faktoren, die an der Induktion des mitochondrialen Permeabilitätsübergangs beteiligt sind, scheinen in den Mechanismus der Neurotoxizität von Ammoniak involviert zu sein. Ammoniak kann auch das glutamaterge und das GABAerge neuronale System beeinträchtigen, die beiden wichtigsten neuronalen Systeme der kortikalen Strukturen. Alle diese Wirkungen können zu irreversiblen Hirnschäden, Koma und/oder Tod führen. Säuglinge mit Harnstoffzyklus-Störungen und Hyperammonie zeigen zunächst Erbrechen und zunehmende Lethargie. Unbehandelt kann es zu Krampfanfällen, Hypotonie (geringer Muskeltonus, Schlappheit), Atemnot (respiratorische Alkalose) und Koma kommen. Erwachsene mit Störungen des Harnstoffzyklus und Hyperammoniak zeigen Episoden von Desorientierung, Verwirrung, undeutlicher Sprache, ungewöhnlicher und extremer Kampfeslust oder Unruhe, schlaganfallähnliche Symptome, Lethargie und Delirium. Ammoniak hat auch toxische Wirkungen, wenn eine Person Ammoniaklösungen ausgesetzt ist. Eine akute Exposition gegenüber hohen Ammoniakkonzentrationen in der Luft kann Haut, Augen, Rachen und Lunge reizen und Husten und Verbrennungen verursachen. Nach Exposition gegenüber sehr hohen Ammoniakkonzentrationen kann es zu Lungenschäden und zum Tod kommen. Das Verschlucken konzentrierter Ammoniaklösungen kann zu Verätzungen im Mund, Rachen und Magen führen. Spritzer von Ammoniak in die Augen können Verbrennungen und sogar Erblindung verursachen.