Pierwiastki toksyczne

Kilka uwag na początek:

Oczywiście nie jest to wywód naukowy. Jest w nim wiele nieścisłości i niedomówień.

Ø      Na pewno jednak tekst ten napisałem zgodnie z posiadaną wiedzą i w dobrej wierze.

Ø      W przypadku, kiedy mowa o "organizmie" mam na myśli człowieka. Jeżeli rozpatruję wpływ na zwierzęta zaznaczam to wyraźnie.

Ø      Tym razem skupię się nie na dawkach śmiertelnych, tylko na długotrwałym narażeniu organizmu na dany pierwiastek.

Ø      Przy tworzeniu tekstu posiłkowałem się przede wszystkim „Toksykologią współczesną” pod redakcją prof. Witolda Seńczuka wyd. z 2005 r.

Na studiach nauczono mnie, że jest sześć pierwiastków toksycznych - ołów, rtęć, kadm, arsen, beryl, glin (wykłady i laborki z dr. H. Górecką, PolWro)

Przy czym "pierwiastek toksyczny" zdefiniowano jako ten, którego każde, nawet najmniejsze stężenie, wpływa negatywnie na organizm.

Są wykresy, gdzie jest pokazany stan zdrowia w zależności od stężenia.

Dla części pierwiastków wygląda on w ten sposób, że razem ze stężeniem stan zdrowia rośnie (pierwiastki potrzebne organizmowi), by na pewnym poziomie się ustabilizować i dopiero po przekroczeniu pewnej dawki stan zdrowia spada (przedawkowanie).

Dla innych przy wzroście stężenia stan zdrowia się nie zmienia (organizm nie potrzebuje pierwiastka, ale sobie z nim radzi), by dopiero po przekroczeniu określonej dawki spadać (znów przedawkowanie).

I mamy właśnie pierwiastki toksyczne dla których na wykresie od samego początku widzimy spadek stanu zdrowia organizmu (od poziomu startowego przy zerowym stężeniu).

Poniższa lista nie jest uszeregowana w żaden sposób. Kolejność przypadkowa.

1. Ołów

Szacuje się, że strefa zanieczyszczenia w około huty przetwarzającej ołów może mieć promień około 15 km. Obecnie nie dodaje się już związków ołowiu (tetrametyloołów i tetraetyloołów) do benzyny. Nie występuje, więc już wzrost stężenia ołowiu w glebie i powietrzy w okolicach dróg. Natomiast może istnieć olbrzymie zanieczyszczenie gleby ołowiem w pobliżu domów malowanych farbami zawierającymi ołów. Dlatego należy uważać z ogródkami i działkami, jeżeli sąsiad pomalował altankę farbą w ołowiem to my będziemy jeść ogórki z tym ołowiem!

Ołów bardzo łatwo dostaje się do ludzkiego organizmu przez usta. Zwłaszcza w przypadku dzieci jest to problem, gdy liżą i gryzą zabawki (jest to główne źródło ołowiu w organizmie dzieci). Tym bardziej, że u dzieci wchłanianie ogłowiu z układu pokarmowego jest nawet dwukrotnie wyższe. Tak ważne jest, by ich zabawki nie zawierały ołowiu.

Alkilowe związki ołowiu (czyli np. metloołów i etyloołów) wchłaniają się bardzo łatwo również przez nieuszkodzoną skórę.

Ołów odkłada się w większości tkanek, jednak w przypadku kości stanowi to największy problem. Ołów z kości jest właściwie nieusuwalny i kumuluje się przez całe życie (a zaczyna się to już w życiu płodowym, płód wchłania ołów z krwi matki, łożysko nie stanowi bariery).

Okres połowicznego wydalenia z krwi to około 20 dni, w tkanek miękkich 20-30 dni, z kości 10-20 lat. O ile organizm nie jest narażony na nowe dawki. U dorosłego około 95% ołowiu znajduje się w kościach i może to stanowić nawet 200 mg.

Na czym polega toksyczność ołowiu: niszczy krew, blokuje syntezę hemu (dzięki niemu erytrocyty transportują tlen) - prowadzi to do niedokrwistości. Oprócz tego niszczy układ nerwowy, nerki i powoduje problemy z układem pokarmowym.

U dzieci wysokie stężenie ołowiu we krwi powoduje zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym prowadzące do obniżenia wartości ilorazu inteligencji. U dorosłych bardziej narażony jest obwodowy układ nerwowy. Długa ekspozycja na ołów (u dorosłych) może doprowadzić do porażenia prostowników i nerwu promieniowego, co objawia się opadaniem ręki.

Wchłanianiu ołowiu zapobiega odpowiednia dieta: bogata w wapń i fosfor oraz żelazo. Jedząc w odpowiedni sposób możemy zmniejszyć wchłanianie ołowiu nawet kilkukrotnie (np: z 63% do 10%).

Można przeprowadzić badanie krwi i/lub moczu na obecność ołowiu. Oto dane:

Krew:

dopuszczalne <1,93 umol (mikromola)/dm^3  lub <40 ug/100 cm^3 przy tolerancji na poziomie <3,86 umol/dm^3 lub <80 ug/100 cm^3

Mocz:

dopuszczalne <0,39 umol/dm^3 lub <80 ug/cm^3 przy tolerancji na poziomie <0,72 umol/dm^3 lub 150 ug/cm^3

2. Rtęć

Znaczne zanieczyszczenie rtęcią występuje w okolicach elektrowni opalanych węglem, jako że w węglu może znajdować się nawet 8,5 mg Hg/kg węgla.

Metylacja rtęci (czyli rtęć np. z grupą metylową) znacznie ułatwia dostawanie się rtęci do organizmu. Organizmy morskie (ryby przede wszystkim) zawierają w sobie przede wszystkim metylortęć. Okres półtrwania rtęci w organizmach ryb wynosi kilkaset dni, dlatego im ryba starsza tym więcej rtęci w sobie zawiera. Zawartość rtęci w rybach drapieżnych może przekraczać 1 mg/kg masy ciała.

Stosowanie pestycydów, fungicydów i ścieków komunalnych do nawożenia powoduje zwiększenie zawartości rtęci w glebie.

Rtęć w formie elementarnej (na zerowym stopniu utlenienia) odkłada się przede wszystkim w układzie nerwowym, część trafia do nerek (utleniona do rtęci nieorganicznej na drugim stopniu utlenienia). Wdychane pary rtęci dostają się do strumienia krwi, a następnie przenikają barierę mózgowo-rdzeniową i barierę łożyska. Odkładają się w mózgu oraz tkankach płodu. Metylortęć jest również odkładana w mózgu lub tkankach płodu, przy czym stężenie rtęci w krwinkach płodu może być wyższe niż w krwinkach matki.

Organizm wchłania związki alkilortęciowe (np: metylortęć i etylortęć) z przewodu pokarmowego w około 95%, natomiast nieorganiczne połączenia rtęci jedynie w 7%.

Okres połowicznego wydalania metylortęci z całego organizmu wynosi ponad 70 dni, dla większości soli nieorganicznych około 40 dni, a dla par rtęci około 60 dni. Zwierzęta małe wydalają rtęć szybciej niż zwierzęta duże, dotyczy to zwłaszcza ryb.

Rtęć kumuluje się najszybciej w nerkach, ale to mózg (OUN) ulega większym uszkodzeniom.

W przypadku zatrucia rtęcią (przewlekłego zatrucia) obserwuje się najpierw drżenie palców (uszkodzenie układu nerwowego) oraz  zmiany w EEG, następnie dochodzi do obniżenia wskaźnika inteligencji.

3. Kadm

Kadm wykorzystywany jest szeroko w przemyśle, dlatego na terenach przemysłowych występuje znaczne skażenie tym pierwiastkiem. Może ono dochodzić nawet do 40 km od źródła.

Kumuluje się w liściach tytoniu, palenie tytoniu powoduje istotny wzrost stężenia kadmu we krwi i moczu.

Przez układ pokarmowy kadm wchłania się jedynie w 4-6%. Istotny wpływ na to ma zawartość żelaza, wapnia, cynku i białka w pożywieniu. Wdychany kadm wchłania się w zależności od postaci chemicznej, jest to do około 20%.

Kadm odkłada się przede wszystkim w nerkach oraz w wątrobie, gdzie przy odpowiedniej diecie bogatej w cynk jest częściowo unieszkodliwiany. Okres połowicznego wydalania dla kadmu wynosi od 10 do 30 lat, z nerek około 15 lat. O ile zaniknie ekspozycja na ten pierwiastek.

Przy przewlekłym zatruciu kadmem (co wynika zazwyczaj z wdychania kadmu) nerki i płuca wysiadają pierwsze, następna jest wątroba. Następuje również degeneracja układu kostnego (osteoporoza z pęknięciami kości i spontanicznymi złamaniami).

Kadm jest pierwiastkiem embriotoksycznym (wywołuje ciężkie uszkodzenia lub obumarcie zarodka) i teratogennym (powoduje wady u płodów). Jest również rakotwórczy.

4. Arsen

Głównym źródłem arsenu w środowisku i produktach spożywczych są herbicydy, defolianty oraz produkcja przemysłowa (m.in. huty szkła).

Arsen wchłania się przez układ pokarmowy w zależności od formy w jakiej występuje, w przypadku związków nieorganicznych dobrze rozpuszczalnych jest to 45-95%, organicznych 75-85%.  Związki słabo rozpuszczalne wchłaniają się w niewielkim stopniu. Wchłanianie przez układ oddechowy zależy od właściwości chemicznych, postaci i rozmiaru cząsteczek, zazwyczaj wynosi kilkadziesiąt procent.

Człowiek wydala z moczem około 35% podanej dawki jednorazowej, jednak w przypadki kilkudniowej ekspozycji zaczyna wydalać 60-70% podanej dawki. Wydalanie to ma charakter trójfazowy, a czas zależy od wartościowości podanego arsenu. Okresy połowicznego półtrwania dla arsenu trójwartościowego dla trzech faz wynoszą 2h, 8h i 8 dni, dla arsenu pięciowartościowego 2h, 9,5h i 38 dni.

Arsen jest rakotwórczy i powoduje nowotwory układu oddechowego, skóry oraz innych narządów. Nieorganiczny arsen zaburza pracę komórek wątroby oraz nerek. Przy dłuższym narażeniu następują zmiany skórne i błon śluzowych (np. w nosie) oraz uszkodzenia nerwów obwodowych (niedowłady, brak czucia, etc.). Charakterystyczne jest występowanie poprzecznych białych linii na płytkach paznokciowych. Oprócz tego niedokrwistość, zaburzenia układu pokarmowego, obniżenie masy ciała.

Dieta zawierająca potas pozwala uniknąć problemów z sercem wynikających z zatrucia trójwartościowym arsenem. Z kolei spożywanie czosnku zwiększa wydalanie arsenu razem z moczem.

5. Beryl

Głównym źródłem narażenia na beryl jest żywność, woda pitna i palenie tytoniu.

Okresy połowicznego wydalania dla poszczególnych narządów wynoszą: nerki 120 dni, wątroba 270 dni, śledziona 540 dni, kości 450 dni. A ogólnie dla całego organizmu 180 dni.

Beryl jest kancerogenny. Przewlekłe zatrucie berylem nie daje widocznych symptomów lub mogą być one opóźnione w stosunku do ekspozycji.

Doprowadza jednak ono do ogólnego wyniszczenia organizmu i niewydolności oddechowej. To właśnie w płucach beryl się odkłada przede wszystkim, jak również w znacznym stopniu w węzłach limfatycznych śródpiersiowych.

Zatrucie berylem bardzo trudno jest zdiagnozować, jako że oznaczanie berylu w krwi i moczu może być jedynie jakościowe (czyli stwierdzające, że istnieje). Z testów diagnostycznych tylko test transformacji blastycznej limfocytów może określić przewlekłe zatrucie berylem.

6. Glin

Antropogeniczne (stworzone przez człowieka) źródła glinu to spalanie węgla i odpadów oraz przemysł metalurgiczny i cementowy. Jednak również zakwaszanie gleb zwiększa zawartość tego pierwiastka ponieważ ulega on wypłukaniu z minerałów (w naturze nie występuje czysty glin).

Spośród produktów spożywczych najwięcej glinu zawierają zioła i przyprawy, a także liście herbaty. Jednak w przypadku herbaty znajduje się on w postaci związków nierozpuszczalnych w wodzie, więc do naparu migrują go jedynie niewielkie ilości.

Dodatkowym źródłem glinu są preparaty farmaceutyczne oraz używane w przemyśle spożywczym i w kuchni naczynia aluminiowe.

HINT.

Jeżeli masz naczynia aluminiowe i po każdym użyciu je dokładnie szorujesz, tak żeby błyszczały, popełniasz błąd. Glin w naturalny sposób pokrywa się warstwą tlenku glinu chroniącą go przed dalszą korozją. Więc ta matowa warstewka na aluminiowych naczyniach chroni nie tylko glin, ale również wszystkich, którzy gotują i jedzą z tych naczyń.

A najlepiej nie korzystać w ogóle z naczyń aluminiowych.

Przy przyjmowaniu leków i preparatów leczniczych warto sprawdzić ulotkę. Glin jest w wielu z nich. Np. w Aspirynie, lekach przeciw biegunkowych i przeciw wymiotnym.

Połowa skumulowanego glinu w organizmie znajduje się w kościach, jedna czwarta w płucach.

Glin wydalany jest z moczem. W przypadku kobiet karmiących piersią również z mlekiem. Stężenie w mleku matki może wynosić nawet 300 ug/dm^3.

Glin zaburza przyswajanie żelaza, wapnia i fosforu. Powoduje również problemu neurologiczne i psychologiczne (zaburzenia pamięci i koncentracji). Glin z mózgu nie jest eliminowany i następuje jego kumulacja.

W organizmie glin konkuruje z takimi pierwiastkami jak: cynk, żelazo, wapń i chrom, wypierając je. Z lizosomów mózgu, nerek i wątroby wypiera fosforany, z kości wapń, w jądrach komórkowych w heterochromatynie zastępuje magnez.

Wysoka zawartość jonów magnezu i wapnia w wodzie obniża przyswajanie glinu.