Toxické kovy

S rozvojem moderní techniky roste produkce toxických kovů, které kontaminují ovzduší, povrchové vrstvy půdy a jsou obzvlášť nebezpečné vyskytnou-li se v potravě či podzemní vodě. Jejich zdrojem je zejména 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 nerozpustné ve vodě, rozpustné jsou pouze s přídavkem octanu, dusičnanu, chlorečnanu, chloristanu a do určité míry i chloridu.

Výskyt a použití

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

Vstřebávání a účinky na organismus

Vstřebávání dýchacími cestami je možné odhadnout na základě znalostí o aerodynamických charakteristikách aerosolu a na základě fyziologických parametrů dýchání. Takto se vstřebává asi 40 %. V GIT se vstřebává asi 5−8 %, u dětí to může být více. V pokusech na zvířatech bylo zjištěno, že konzumace mléka, nízký obsah vápníku, vitamínu D, železa a hladovění mohou zvyšovat vstřebávání olova. V krvi je z 98 % vázané na erytrocyty, má velkou afinitu k SH-skupinám, proto je schopné inhibovat enzymy (zejména enzymy syntézy hemu). Lehce prochází placentou a hematoencefalickou bariérou, ale v mozku se nehromadí. Hromadí se v kostech. Nejvíce bývá poškozen krvetvorný systém, nervový systém, GIT a ledviny.

• Nejčastější formou akutní otravy je postižení GIT, objevuje se anorexie, dyspepsie, zácpa, kolikovité bolesti břicha;
• Akutní encefalopatie se vyskytuje zejména u dětí – apatie, ospalost, stupor, ataxie, hyperaktivita, kóma a smrt zástavou srdce a dýchání. Může přejít do chronické formy. Došlo k objevení difuzních atrofických změn v mozkové kůře, nejvýznamnější pak v temporálním a frontálním laloku. Mezi nejcitlivější účinky olova u dětí patří neurobehaviorální a vývojové změny;
• Účinky na PNS jako důsledek demyelinizace a degenerativních změn axonů: polyneuropatie, svalové fibrilace;
• Inhibice syntézy hemu a přežívání erytrocytů způsobuje mikrocytární nebo normocytární anémii, a to hlavně při profesionálních expozicích, kde plumbémie dosahuje hodnot nad 0,5 mg/l. V krvi se objevují bazofilně tečkované erytrocyty a retikulocyty. Inhibice syntézy hemu vede ke zvýšenému vylučování kyseliny 5-aminolevulové (ALA) a koproporfirinu III močí;
• U těhotných žen – účinky na plod: nižší porodní hmotnost, pomalejší vývoj CNS a pomalejší růst;
• Poškození ledvin: porucha tubulární funkce ledvin, snížení glomerulární filtrace; ireverzibilní změny po dlouhodobé expozici olovu – nespecifická nefropatie s intersticiální fibrózou a dilatací tubulů s atrofickými změnami;
• Vliv na imunitní systém: imunosuprese – snížení produkce IgD, IgM a aktivity komplementu.

Terapia

Podávají se chelátotvorné látky – DMSA, při lehčí otravě je léčba symptomatická, užívají se zejména sedativa (diazepam).

Arzen As

Už Paracelsus popsal klinický obraz otravy arzenem a její léčbu. V přírodě se nachází ve formě sulfidů, nejrozšířenější je arzenopyrit. Vyskytuje se jako součást jiných rud a získává se jako vedlejší produkt zpracování těchto rud. V minulosti se používal jako součást hnojiv, dnes se používá ke konzervaci dřeva proti houbám, v malém množství ve farmaceutickém průmyslu, v sklářství, k veterinárním účelům, do některých herbicidních přípravků, laserů, bojových chemických látek, do slitin ke zlepšení jejich mechanických a fyzikálních vlastností atd.. Preparáty arzenu byly používány k léčebným účelům v široké škále onemocnění – při léčbě lues v kombinaci s ATB, spavé nemoci, amébiázy a ve veterinární medicíně. V ČR je používání arzenu zakázané!!!!

Arzen patří k jednomu z nejdéle známých jedů středověku (připravovaný z arzeniku). Dnes jsou otravy většinou náhodné. Preparáty podané parenterálně jsou rychle vstřebávané a hromadí se v játrech a později v ledvinách, malé malé množství též v mozku, srdci, děloze a svalstvu. V důsledku vysoké afinity arzenu k SH-skupinám dochází po 48 hodinách k významnému hromadění v ektodermálních tkáních – kůže a její adnexa (keratin, skleroprotein). Anorganický neproniká HEB, ale proniká placentou a vylučuje se do kravského i mateřského mléka.

Arsenitany vyvolávají hluboký rozvrat reakcí oxidativní fosforylace tím, že způsobují energeticky nevýhodnou oxidaci substrátů, čímž poškozují mitochondrie, a to zejména mitochondrie hepatocytů.

Příznaky otravy

• Akutní otrava: letální dávka je 60−80 mg. Rozvíjí se obraz GIT syndromu v důsledku paralýzy kapilár mezenteria (As je silný kapilarotoxický jed), pozorujeme zvýšené slinění, ztrátu tělesné hmotnosti. Při mohutnější otravě probíhá otrava pod obrazem paralytického asfyktického syndromu s rychlým přechodem do bezvědomí a obrnou oběhu a dýchání. Pokud člověk přežije akutní fázi, jeho stav je komplikovaný encefalitidou, myelitidou, nefritidou nebo dermatitidou;
• Chronická otrava má pestrý klinický obraz:
  • změny na kůži (alergické dermatitidy, ekzémy, záněty vlasových folikulů, začervenání, vřídky). Z kožních změn je to též typická melanóza lišící se od Addisonové tím, že nepostihuje sliznice. Vazomotorické změny, ekzémy, ragády, hyperkeratóza, maligní degenerace, alergická dermatitida, purpurově červené hladké lesklé prsty s bílými příčnými striemi nehtů.
  • neurologické (polyneuritida, motorické obrny, změny osobnosti, encefalopatie, Wernikeho syndrom, Korsakovova psychóza),
  • hematologické (inhibiční účinek na krvetvorbu – anémie hypoplastického typu, agranulocytóza, trombocytopenie)
  • Při expozici dýchacími cestami vyvolává vznik karcinomu plic a časté jsou i nádory jiných orgánů (játra, ledviny, močový měchýř, kožní tumory).

Dále se vyskytují nespecifické příznaky – zvýšené slinění, trávicí problémy, vzácně degenerativní změny optiku.

• As má prokazatelné teratogenní účinky.

Pro otravu arzenem je charakteristický velký individuální rozdíl ve velikosti dávky a v délce doby latence!!!

Ochranný účinek thiolátek (glutathion, cystein) proti toxickým účinkům trojmocného As prokázal, že jeho toxické účinky zřejmě spočívají v reverzibilní vazbě se sulfhydrylovými skupinami bílkovin (Bencko, Cikrt, Lener, 1995).

Rtuť Hg

V přírodě se vyskytuje převážně ve formě sulfidů (rumělka, cinabarit), vzácné jsou chlorid, jodid a oxid. Do prostředí se dostává při spalování fosilních paliv, odpady, průmyslovými a zemědělskými postupy, ale i vypařováním z povrchu země a oceánů, při výrobě rtuťových měřících přístrojů, baterií, používá se také v zubním lékařství, jako elektroda při výrobě chlóru z NaCl atd.

Afinita rtuti k síře a SH-skupině je určujícím faktorem biologických účinků na organismus (narušuje funkci membrán a aktivitu enzymů). V metabolismu i toxickém působení různých forem rtuti jsou významné rozdíly, protože v organismu dochází k transformaci jedné formy na jinou.

Jednou z nejtoxičtějších sloučenin rtuti je metylrtuť (metylsloučeniny rtuti).

Nejvýznamnější je vstřebávání rtuťových par inhalační cestou (vstřebává se až 80 %). Při krátkodobé expozici poškozuje plíce (erozivní bronchitida, bronchiolitida s intersticiální penumonií), ale cílovým orgánem poškození, hlavně při chronické expozici, je mozková a mozečková kůra a bazální ganglia (mikromerkurialismus – nespecifické příznaky, přerůstá v třes rukou typický při psaní), ale hlavně ledviny (hromadí se zejména v kůře, může vzniknout nefrotický syndrom.) a játra. Vylučování rtuti je pomalé a nepravidelné. Určitý podíl rtuti se ukládá do vlasů a nehtů a vylučuje se poté i mateřským mlékem.

V GIT se vstřebávají rozpustné dvojmocné soli rtuti, požití kovové rtuti nevyvolává otravu (vstřebává se pouze 5 %). Stejně jako otravu nevyvolá ani systémové podání kovové rtuti do žíly, zde ale pak hrozí embolie do plic. Chronické otravy vyvolávají také kožní masti (léčba psoriázy).

Příznaky otravy

• Akutní otrava: kašel, dušnost, teploty při vzniku chemické pneumonie, hemoptýzy při plicním edému; GIT – zvracení, tenesmy, nekróza sliznice, těžkého průjmu s kusy odloučené sliznice, proteinurie, hematurie, selhání ledvin v důsledku těžké tubulární nekrózy;
• Chronická otrava: triáda – gingivitida (zánety dásní, slinění, vypadávání zubů) + tremor mozečkového extrapyramidového původu (jemný, poté výrazný intenční třes, najprve pouze končetin, poté také víček a rtů, ataxie s poruchami chůze, fascikulace, neuropatie s akrálními parestáziemi) + erethismus (toxická organická psychóza – úzkost, stydlivost, nervozita, hádavost, emoční labilita, pokles kognitivních funkcí, pokles IQ). U organických sloučenin se může vyskytnout i hluchota a zúžení zorného pole.

Terapie

Při akutní inhalační otravě – čerstvý vzduch a klid na lůžku, případně další symptomatická léčba. Jinak podáváme DMSA (dimerkaptojantarová kys.) alebo DMPS (dimerkaptopropan sulfonát), těžší neurologické poruchy bývají ireverzibilní.

Kadmium Cd

Je bílý kov chemicky podobný zinku, ve vodě nerozpustný, ale rozpustný v kyselinách. V přírodě se vyskytuje jako sirník, doprovází zinečnaté rudy, ze kterých se vyrábí. Jeho sloučeniny jsou mimořádně jedovaté a nebezpečí tkví v tom, že vytváří i organické sloučeniny. Používá se do slitin, na výrobu galvanických článků, jako lapač neutronů v jaderných elektrárnách, antikorozní materiál, stabilizátor při výrobě plastů apod.. Důležitým zdrojem je dnes i spalování pohonných hmot a olejů a používání pesticidů, které ho obsahují. Je obsažen také v cigaretovém kouři.

Účinky na lidský organizmus

Eliminace kadmia z organismu je velmi pomalá. Kadmium se hromadí hlavně v ledvinách a játrech, což může vést ke vzniku rakoviny prostaty a dýchacího aparátu. V krvi ho koluje len málo, ale prochází placentou a je nebezpečný pro plod. Dokáže vytěsnit zinek z enzymů a tím narušit chod metabolismu. Podle IARC a US EPA patří k pravděpodobným karcinogenům!!!

• Akutní otrava: zvýšený krevní tlak, selhání ledvin, rozklad erytrocytů (hypochromní mikrocytární anémie), intenzivní slinění, nauzea, zvracení (typický je krátký interval mezi požitím kontaminované potravy a vomitem!!), křeče v břiše, bolesti hlavy, následuje šok ze ztráty tekutin, akutní selhání ledvin, srdce, plic (edém), smrt v průběhu 24 hod. až 14 dní.
• Chronická otrava: vývoj trvá i více než 9 let s příznaky dušnosti a plicního edému. Projevem poškození ledvin je tubulární proteinurie, nefrolitiáza z poruchy kalciového metabolismu, osteomalácie kombinovaná s osteoporózou (Japonská choroba itai-itai), glykosurie a někdy i zvýšená glukoneogeneze; karcinom prostaty.

Léčba

Při akutní expozici kadmiu v ovzduší se aplikuje 3,4-dimerkaptopropanol (BAL) za současného sledování funkce ledvin. U osob, které mají v anamnéze dlouhodobé expozice kadmiu se nesmí BAL aplikovat!!!

Chróm Cr

Je v krystalické formě velmi tvrdý kov. V přírodě se vyskytuje jen ve sloučeninách, nejvýznamněji jako ruda chromit. Volný byl nalezen pouze v meteoritech. K profesionální expozici dochází v metalurgickém a chemickém průmyslu, při výrobě kožešin, zrcadel, chromových pigmentů, v dřevařském průmyslu (konzervační prostředky), při povrchové galvanické úpravě kovů apod. V trojmocné podobě je biogenním prvkem, který se podílí na metabolismu cukrů.

Účinky na člověka

Z přirozené potravy se vstřebává okolo 10 %. Zvýšené vstřebávání bylo pozorované při achýlii.

Projevy otravy způsobuje hlavně šestimocný chrom. Z místních projevů jsou to: zánět kůže (chromové vředy), akutní orotativní dermatitida, alergické ekzematózní dermatitidy, perforace nosní přepážky. Na plicích nacházíme nodulární změny (pneumokoniózy). Cr⁶⁺ je účinným alergenem – zvýšený výskyt astma bronchiale. Mezi nejzávažnější účinky chromu patří ty karcinogenní.

Mangan Mn

V přírodě se vyskytuje ve formě rud jako jsou oxid, uhličitan a křemičitan. Používá se zejména ve slitinách, kde působí jako deoxidační činidlo a zvyšuje jejich pevnost.

Chronická otrava manganem může nastat po pár měsíců trvající expozici, ale obvykle více než dva roky. Dají se rozlišit tři období chronické otravy:

1. subklinické stádium s neurčitou symptomatologií
2. iniciální stádium s psychickou a neurologickou symptomatikou (psychomotorické symptomy, třes rukou, dysartrie, somnolencie, nekontrolovaný smích, impulzivita, bolesti hlavy)
3. stádium plného rozvoje – psychóza maniakálního či depresivního typu, ale hlavně pod obrazem Parkinskonského syndromu (charakteristické poškození gangliových buněk bazálních ganglií).

Může se vyskytnout i chemická pneumonitida, lobární pneumonie atd., ale neurologické příznaky výrazně dominují.

Faktory, které pravděpodobně ovlivňují vývoj chronické otravy jsou: alkoholismus, chronické infekce, avitaminózy, poruchy jaterních funkcí.

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