Toxické kovy

S rozvojem moderní techniky roste produkce toxických kovů, které kontaminují ovzduší, povrchové vrsty půdy a jsou zvlášť nebezpečné vyskytnou-li se v potravě či podzemní vodě. Jejich zdrojem je hlavně výroba kovů (pyrometalurgické a hydrometalurgické postupy), výfukové plyny (tetraetylolovo, tetraetylmed), spalování fosilních paliv (uhlí s relativně vysokou koncentrací popela), spalování městských odpadů..

Olovo (Pb)

Jedná se o modrostříbrný lesklý měkký kov. Jeho anorganické soli jsou nerozpustná ve vodě, rozpustné jsou pouze s přidavkem octanu, dusičnanu, chlorečnanu, chloristanu a do určité míry i chloridu.

Výskyt a použití

Olovo je nejrozšířenější prvek z těžkých kovů, v přířodě bychom ho našly jako galenit (sulfid olovnatý), ceruzit (uhličitan olovnatý) a anglezid (síran olovnatý) Používá se na výrobu baterií, v automobilovém průmyslu (tetraetyl-tetrametalolovo), ve sklářském průmyslu i na výrobu káblů a broků.

Vstřebávání a účinky na organismus

Vstrebávanie dýchacími cestami je možné odhadnúť na základe znalostí o aerodynamických charakteristikách aerosolu a na fyziologických parametrov dýchania. Takto sa vstrebáva asi 40 %. V GIT sa vstrebáva asi 5−8 %, u detí to môže byť viac. V pokusoch na zvieratách bolo zistené, že používanie mlieka, nízky obsah vápnika a vitaminu D, železa a hladovanie môžu zvyšovať vstrebávanie olova. V krvi je z 98 % viazané na erytrocyty, má veľkú afinitu k SH-skupinám, preto je schopné inhibovať enzýmy (hlavne enzýmy syntézy hemu). Ľahko prechádza placentou a hematoencefal. bariérou, ale v mozgu sa nehromadí. Hromadí sa v kostiach. Najviac býva poškodený krvotvorný systém, nervový systém, GIT a obličky.

• Najčastejšou formou akútnej otravy je postihnutie GIT, objavuje sa anorexia, dyspepsia, zápcha, kolikovité bolesti brucha.
• Akútna encefalopatie sa vyskytuje najmä u detí – apatia, ospalosť, stupor, ataxia, hyperaktivita, kóma a smrť zástavou srdca a dýchania. Môže prejsť do chronickej. Boli nájdené difúzne atrofické zmeny v mozgovej kôre, najvýznamnejšie v temporálnom a frontálnom laloku. Medzi najcitlivejšie účinky olova u detí patria neurobehaviorálne a vývojové zmeny.
• Účinky na PNS ako dôsledok demyelinizácie a degenerativných zmien axónov: polyneuropatia, svalové fibrilácie,
• Inhibícia syntézy hemu a prežívanie erytrocytov spôsobuje mikro- alebo normocytárnu anémiu, a to hlavne pri profesionálnych expozíciách, kde plumbémia dosahuje nad 0,5 mg/l. V krvi sa objavujú bazofilne bodkované ery a retikulocyty. Inhibícia syntézy hemu vedie k zvýšenému vylučovaniu kyseliny 5-aminolevulovej (ALA) a koproporfirínu III močom.
• U tehotných žen – účinky na plod: nižšia pôrodná hmotnosť, pomalší rozvoj CNS, pomalší rast.
• Poškodenie obličiek: porucha tubulárnej funkcie obličiek, zníženie glomerulárnej filtrácie;, ireverzibilné zmeny po dlhodobej expozícii olovu – nešpecifická nefropatia s intersticiálnou fibrózou a dilatáciou tubulov s atrofickými zmenami.
• Vplyv na imunitný systém: imunosupresia – zníženie produkcie IgD, IgM a komplementovej aktivity.

Terapia

Podávajú sa chelátotvorné látky – DMSA, pri ľahšej otrave je liečba symptomatická, hlavne sedatíva (diazepam).

Arzén As

Už Paracelsus popísal klinický obraz otravy arzénom a jej liečenie. V prírode sa nachádza vo forme sulfidov, najrozšírenejší je arzenopyrit. Vyskytuje sa ako súčasť iných rúd a získava sa ako vedľajší produkt spracovania týchto rúd. V minulosti sa používal ako súčasť hnojív, dnes na konzerváciu dreva proti hubám, v malom množstve vo farmaceutickom priemysle, v sklárstve, na veterinárne účely, do niektorých herbicídnych prípravkov, laserov, bojových chemických látok, do zliatin na zlepšenie ich mechanických a fyzikálnych vlastností atd. Preparáty arzénu boli používané na liečebné účely v širokej škále chorôb – pri liečbe lues v kombinácii s ATB, pri spavej chorobe, amebiázy a vo veterinárnej medicíne. V ČR je používanie arzénu zakázané!!!!

Arzén patrí k jednému z najstarších známych jedov stredoveku (pripravovaný z arzeniku). Dnes sú otravy zväčša náhodné. Preparáty podané parenterálne sú rýchlo vstrebané a hromadia sa v pečeni a neskôr v obličkách, malé množstvo tiež v mozgu, srdci, maternici a svalstve. V dôsledku vysokej afinity arzénu k SH-skupinám dochádza po 48 hod. k významnému hromadeniu v ektodermálnych tkanivách – koža a jej adnexy (keratín, skleroproteín). Anorganický nepreniká HEB, ale preniká placentou a vylučuje sa do kravského i materského mlieka.

Arzenitany vyvolávajú hlboký rozvrat oxidativne fosforylačných reakcií tým, že zapríčiňujú energeticky nevýhodnú oxidáciu substrátov, čím poškodzujú mitochondrie, a to najmä mitochondrie hepatocytov.

Príznaky otravy

• Akútna otrava: letálna dávka je 60−80 mg. Rozvíja sa obraz GIT syndrómu v dôsledku paralýzy kapilár mezenteria (As je silný kapilarotoxický jed), pozorujeme zvýšené slinenie, strata telesnej hmotnosti. Pri mohutnejšej otrave prebieha otrava pod obrazom paralytického asfyktického syndrómu s rýchlym bezvedomím a obrnou obehu a dýchania. Ak človek akútnu fázu prežije, jeho stav je komplikovaný encefalitídou, myelitýdou, nefritídou alebo dermatitídou.
• Chronická otrava má pestrý klinický obraz:
  • zmeny na koži (alergické dermatitídy, ekzémy, zápaly vlasových mieškov, začervenanie, vriedky). Z kožných zmien je to tiež typická melanóza líšiaca sa od Addisonovej tým, že nepostihuje sliznice. Vazomotorické zmeny, ekzémy, ragády, hyperkeratóza, maligná degenerácia, alergická dermatitída, purpurovočervené hladké lesklé prsty s priečnymi bielymi striami nechtov.
  • neurologické (polyneuritída, motorické obrny, zmeny osobnosti, encefalopatia, Wernikeho syndróm, Korsakovova psychóza),
  • hematologické (inhibičný účinok na krvotvorbu – anémia hypoplastického typu, agranulocytóza, trombocytopénia)
  • Pri expozícii dýchacími cestami vyvoláva karcinóm pľúc a časté sú i nádory iných orgánov (pečeň, obličky, močový mechúr, kožné tumory).

Ďalej sa vyskytujú nešpecifické príznaky – zvýšené slinenie, tráviace problémy, vzácne degeneratívne zmeny optiku.

• As má preukázateľné teratogénne účinky.

Charakteristické pre otravu arzénom je veľký individuálny rozdiel vo veľkosti dávky a v dľžke latencie!!!

Ochranný účinok thiolátok (glutathion, cysteín) proti toxickým účinkom trojmocného As preukázal, že jeho toxické účinky spočívajú zrejme v reverzibilnej väzbe so sulfhydrylovými skupinami bielkovín (Bencko, Cikrt, Lener, 1995).

Ortuť Hg

V prírode sa vyskytuje v prevažnej miere vo forme sulfidov (rumelka, cinabarit), vzácne sú chlorid, jodid a oxid. Do prostredia sa dostáva pri spaľovaní fosílnych palív, odpadmi, priemyselnými a poľnohospodárskymi postupmi., ale i vyparovaním z povrchu zeme a oceánov, pri výrobe ortuťových meracích prístrojov, batérií, používa sa aj v zubnom lekárstve, ako elektróda pri výrobe chlóru z NaCl atd.

Afinita ortute k síre a SH-skupine je určujúcim faktorom biologických účinkov na organizmus (narúša funkciu membrán a aktivitu enzýmov). V metabolizme i toxickom pôsobení rôznych foriem ortute sú významné rozdiely, pretože v organizme dochádza k transformácii jednej formy na inú.

Jednou z najtoxickejších zlúčenín ortuti je metylortuť (metylzlúčeniny ortuti).

Najvýznamnejšie je vstrebávanie ortuťových pár inhalačnou cestou (vstrebáva sa až 80 %). Pri krátkodobej expozícii poškodzuje pľúca (erozivná bronchitída, bronchiolitída s intersticiálnou pneumóniou), ale cieľovým orgánom poškodenia, hlavne pri chronickej expozícii, je mozgová a mozočková kôra a gangliá (mikromerkurialismus – nespecifické príznaky, prerastá v tras rúk typický pri písaní), ale hlavne obličky (hromadí sa najmä v kôre, môže vzniknúť nefrotický sy.) a pečeň. Vylučovanie ortute je pomalé a nepravidelné. Určitý podiel ortute sa ukladá do vlasov a nechtov a vylučuje sa potom a aj materským mliekom.

V GIT sa vstrebávajú rozpustné dvojmocné soli ortute, požitie kovovej ortute nevyvoláva otravu (vstrebáva sa len 5 %). Rovnako otravu nevyvolá ani systémové podanie kovovej ortute do žily, tu ale hrozí embólia do pľúc. Chronické otravy vyvolávajú aj kožné maste (liečba psoriázy)

Príznaky otravy

• Akútna otrava: kašeľ, dusenie, teploty pri vzniku chemickej pneumónie, hemoptýzy pri pľúcnom edéme; GIT – zvracanie, tenesmy, nekróza sliznice, ťažké hnačky s kusmi odlúčenej sliznice, proteinúria, hematuria, zlyhanie obličiek v dôsledku ťažkej tubulárnej nekrózy.
• Chronická otrava: triáda – gingivitída (zápaly ďasien, slinenie, vypadávanie zubov) + tremor mozočkového expy pôvodu (jemný, potom výrazný intenčný tras, najprv len končatín, potom aj viečok a pier, ataxia s poruchami chôdze, fascikulácie, neuropatie s akrálnymi parestáziami) + erethismus (toxická organická psychóza – úzkostnosť, hanblivosť, nervozita, hádavosť, emočná labilita, pokles kognitivných funkcií, pokles IQ). U organických zlúčnín sa môže vyskytnúť i hluchota a zužovanie zorného poľa.

Terapia

Pri akútnej inhalačnej otrave – čerstvý vzduch a pokoj na lôžku, príp. ďalšia symptomatická liečba. Inak podávame DMSA (dimerkaptojantarová kys.) alebo DMPS (dimerkaptopropan sulfonát), ťažšie neurologické poruchy bývajú ireverzibilné.

Kadmium Cd

Je biely kov chemicky podobný zinku, vo vode nerozpustný, ale rozpustný v kyselinách. V prírode sa vyskytuje ako sírnik, doprevádza zinočnaté rudy, z ktorých sa vyrába. Jeho zlúčeniny sú mimoriadne jedovaté a jeho nebezpečie tkvie v tom, že vytvára i organické zlúčeniny. Používa sa do zliatin, na výrobu galvanických článkov, ako lapač neutrónov v jadrových elektrárňach, antikorozný materiál, stabilizátor pri výrobe plastov a pod. Dôležitým zdrojom je dnes i spaľovanie pohonných hmôt a olejov a používanie pesticídov, ktoré ho obsahujú. Je obsiahnutý aj v cigaretovom dyme.

Účinky na ľudský organizmus

Eliminácia kadmia z organizmu je veľmi pomalá. Kadmium sa hromadí hlavne v obličkách a pečeni, čo môže viesť k rakovine prostaty a dýchacieho aparátu. V krvi ho koluje len málo, ale prechádza placentou a je nebezpečný pre plod. Dokáže vytesniť zinok z enzýmov a tým narušiť chod metabolizmu. Podľa IARC a US EPA patrí k pravdepodobným karcinogénom!!!

• Akútna otrava: zvýšený krvný tlak, zlyhanie obličiek, rozklad erytrocytov (hypochromná mikrocytárna anémia), intenzívne slinenie, nauzea, zvracanie (typický je krátky interval medzi požitím kontaminovanej potravy a vomitom!!), kŕče v bruchu, bolesti hlavy, nasleduje šok zo straty tekutín, akútne zlyhanie obličiek, srdca, pľúc (edém), smrť v priebehu 24 hod. až 14 dní.
• Chronická otrava: vývoj trvá i viac ako 9 rokov s príznakmi dušnosti a pľúcneho edému. Prejavom poškodenia obličiek je tubulárna proteinúria, nefrolitiáza z poruchy kalciového metabolizmu, osteomalácia kombinovaná s osteoporózou (Japonská choroba itai-itai), glykosuria a niekedy i zvýšená glukoneogenéza; karcinóm prostaty.

Liečba

Pri akútnej expozícii kadmiu v ovzduší sa aplikuje 3,4-dimerkaptopropanol (BAL) za súčasného sledovania funkcie obličiek. U osôb, ktoré majú v anamnéze dlhodobé expozície kadmiu sa nesmie BAL aplikovať!!!

Chróm Cr

Je v kryštalickej forme veľmi tvrdý kov. V prírode sa vyskytuje len v zlúčeninách, najvýznamnejšie ako ruda chromit. Voľný sa našiel len v meteoritoch. K profesionálnej expozícii dochádza v metalurgickom a chemickom priemysle, pri výrobe kožušín, zrkadiel, chrómových pigmentov, v drevárskom priemysle (konzervačné prostriedky), pri galvanickej povrchovej úprave kovov a pod. V trojmocnej podobe je biogénnym prvkom, ktorý sa podieľa na metabolizme cukrov.

Účinky na človeka

Z prirodzenej potravy sa vstrebáva okolo 10 %. Zvýšené vstrebávanie bolo pozorované pri achýlii.

Prejavy otravy spôsobuje hlavne šesťmocný chróm. Z miestnych prejavov sú to zápal kože (chrómové vredy), akútna iritativná dermatitída, alergické ekzematózne dermatitídy, perforácia nosnej prepážky. Na pľúcach nachádzame nodulárne zmeny (pneumokoniózy). Cr⁶⁺ je účinným alergénom – zvýšený výskyt astma bronchiale. Medzi najzávažnejšie účinky chrómu patria jeho účinky karcinogénne.

Mangán Mn

V prírode sa vyskytuje vo forme rúd ako oxid, uhličitan a kremičitan. Používa sa hlavne v zliatinách, kde pôsobí ako deoxidačné činidlo a zvyšuje ich pevnosť.

Chronická otrava mangánom môže nastať po expozícii pár mesiacov, ale obvykle viac ako dva roky. Dajú sa rozlíšiť tri obdobia chronickej otravy:

1. subklinické štádium s neurčitou symptomatológiou
2. iniciálne štádium s psychickou a neurologickou symptomatikou (psychomotorické symptómy, triaška rúk, dysartria, somnolencia, nekontrolovaný smiech, impulzívnosť, bolesti hlavy)
3. štádium plného rozvoja – psychóza maniakálneho či depresívneho typu, ale hlavne pod obrazom Parkinskonského syndrómu (charakteristické poškodenie gangliových buniek v bazálnych gangliách).

Môže sa vyskytnúť aj chemická pneumonitída, lobárna pneumónia atď., ale neurologické príznaky výrazne dominujú.

Faktory, ktoré pravdepodobne ovplyvňujú vývoj chronickej otravy sú: alkoholizmus, chronické infekcie, avitaminózy, poruchy pečeňových funkcií.

Odkazy

Použitá literatura

• Bencko, V. a kol.: Hygiena – Učební texty k seminářům a praktickým cvičením. Karolinum, Praha, 1998, str. 60 – 63
• Bencko, V., Cikrt, M., Lener, J.: Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka. Grada, Praha, 1995
• Havel, M., Gažáková, L.: Olovo. http://arnika.org/olovo 04.10.2010
• Havel, M.: Arsen. http://arnika.org/arsen 04.10.2010
• Petrlík, J.: Rtuť. http://arnika.org/rtut 04.10.2010
• Petrlík, J.: Kadmium. http://arnika.org/kadmium 05.10.2010
• Petrlík, J., Přibylová, J.: Chrom. http://arnika.org/chrom 05.10.2010

Doporučená literatura

• http://arnika.org/chemicke-latky