Anorganski otrovi Flashcards
(17 cards)
Anorganski otrovi
Metali u organizam mogu ući u elementarnom, ionskom (soli) i organometalnom obliku, a o obliku ovise procesi apsorpcije, raspodjele, skladištenja i eliminacije (tj. toksokinetika). Velika frakcija metala vezana je za makromolekule, najčešće ionskim ili vodikovim vezama, a organometalni spojevi s različitim konstituentima biološkog materijala mogu formirati kelate. Ionizirani oblici metala apsorbiraju se probavnim sustavom i preko dišnih puteva, dok se organometalni spojevi apsorbiraju svim putevima. Skladište se vrlo duboko, eliminiraju se uz pomoć kelirajućih sredstva koja slabo djeluju na duboka skladišta metala, a često je u toksokinetiku metala uključena i enteralna reapsorpcija. Osim keliranjem mogu se eliminirati i hemodijalizom.
Aluminij
Aluminijeve su soli važan sastojak tla, no u malim se koncentracijama nalaze u namirnicama i vodi jer su slabo topljive; topljivost povećava sniženje pH uslijed kiselih kiša. Tako ulazi u tokove voda. Zbog slabe topljivosti i vrlo male apsorpcije iz GIT-a nemoguće je akutno otrovanje, a kronična toksičnost zabilježena je u radnika zaposlenih u industriji proizvodnje i prerade aluminija (udisanje aluminijeve prašine) i osoba na hemodijalizi. Udisanje aluminijske prašine može prouzrokovati pulmonarnu fibrozu (upravo zbog te apsorpcije putem pluća) i razvoj aluminijske encefalopatije. Zabilježeni su slučajevi trovanja aluminija tijekom dijalize jer je dijalizacijska tekućina bila zagađena aluminijem i aluminij je uspio prijeći iz dijalizacijske tekućine u krv osobe na dijalizi i uzrokovati i poneke smrtne slučajeve. Aluminijevi ioni prelaze krvno-moždanu barijeru, imaju neurotoksično djelovanje i uzrokuju encefalopatiju. Zbog njih nastaje neurotoksični sindrom zvan dijalizacijska demencija. Skladište se u kostima i mogu dovesti do osteoporoze, a vežu se i za albumin i transferin. Eliminacija je izuzetno spora putem urina i žuči, a kod dokazanog otrovanja koristi se desferoksamin uz primjenu hemodijalize kako bi se aluminijevi ioni izvukli iz plićih skladišta. Koncentracije se određuju AAS-om. Aluminij se već niz godina veže uz razvoj Alzheimerove bolesti. Aluminij fosfid (pesticid-rodenticid) se u organizmu glodavaca dokazano prevodi u fosfin koji je toksičan i za kojeg nema antidota.
Arsen
Arsenovi spojevi primjenjuju se u poljoprivredi (pesticidi, rodenticidi – arsenov trioksid je mišomor), proizvodnji boja i čipova. Postoje u obliku arsenita (3+), arsenata (5+), u organometalnim spojevima i kao najotrovniji oblik – plin arsin. Arsenit je lipofiliji i toksičniji od arsenata. Ioni se brzo i dobro apsorbiraju preko GIT-a i pluća, arsin preko pluća, a organometalni arsen preko probavnoga sustava. Arsenit se može apsorbirati i putem kože. Arsen se nakuplja u jetri, plućima i slezeni, a kao skladište služe tvari nastale vezanjem arsena za sulfhidrilne skupine makromolekula. Taloži se u kosi. U plazmi je vezan za globuline (preko SH skupina), krvno-moždanu barijeru prolazi slabo uz dugo zadržavanje u CNS. Slabo prolazi i u mlijeko i kroz posteljicu. Arsenati se u tubulima bubrega pretvaraju u otrovnije arsenite. Eliminiracija je bifazična putem bubrega. Mehanizam toksičnosti temelji se na akutnoj inhibiciji oksidativne fosfoliracije te piruvatnih i sukcinatnih oksidativnih puteva. Akutni simptomi otrovanja su nespecifični GI simptomi, depresija miokarda, edem mozga i smrt, a rezultati kroničnog otrovanja su karcinomi (karcinogen kategorije 1A), hiperpigmentacija kože i hiperkeratoze. Prilikom otrovanja koriste se kelacijska sredstva BAL (british anti-Lewisit, antidot za bojni plin plikavac (luizit)) i penicilamin. Arsenov trioksid je karcinogen skupine 1A, akutna toksičnost 2, nagriza kožu 1B. Koristi se kao rodenticid, a arsenov trioksid je i lijek kod akutne promijelocitne leukemije. Bangladeš ima tlo bogato arsenom i velik im je problem to ispiranje iz tla. Osim prirodne prisutnosti u tlu, izvor mu je i spomenuta industrija boja i čipova. Arsenokolin i Arsenobetain prisutni u morskim organizmima nisu toksični ni za ljude ni za te organizme. U RH je u vodi na nekim lokacijama nađena veća razina arsena od dopuštene.
Bakar
Najčešće korišteni spoj bakra je fungicid modra galica – bakrov sulfat pentahidrat pomiješan s kalcijevim hidroksidom (gašenim vapnom), što se naziva još i bordoška juha. Apsorpcija iz probavnog sustava je ograničena, posebice kod uzimanja velikih doza kod kojih dolazi do oštećenja sluznice i povraćanja (povraćanje krvi). Simptomi akutnog trovanja su i melena, hipotenzija i žutica, a kod kronične izloženosti dolazi do oštećenja jetre i bubrega. Bakar je u plazmi vezan na ceruloplazmin, prolazi kroz posteljicu, a eliminira se putem žuči. Kod otrovanja koriste se BAL, EDTA i dijaliza, a metoda detekcije je AAS. Bakar je inače esencijalni element u organizmu i sastavni je dio citokrom c oksidaze i superoksid dismutaze. Moguća je i toksičnost preko kože uslijed korištenja bordoške juhe.
Kadmij
Glavni izvori kadmija su fungicidi (sulfat), prerada PVC-a (soli se koriste kao stabilizatori), proizvodnja boja, baterija, spalionice fosilnih goriva i komunalnog otpada i pušenje. CMR klasa je u sve tri komponente 1B. Apsorbira se putem pluća i iz GIT-a, a bioraspoloživost mu nije nešto dobra (do 10%). Zato jer djeluje kao iritans, ubrzo nakon p.o. ingestije, zbog iritacije sluznica dolazi do povraćanja, a iritacija pluća može uzrokovati edem pluća. U plazmi se veže na metalotionein, a u velikoj se mjeri akumulira u jetri, bubrezima i pankreasu, a i zamjenjuje kalcij u kostima, zbog čega uzrokuje itai-itai i sporo se eliminira iz organizma (poluvrijeme eliminacije je 16-33 godine). Zato jer mu je toliko poluvrijeme eliminacije zaključujemo da ga u biti i ne možemo izvući iz organizma. Zato jer je sličan cinku, prirodnom supstratu metalotioneina, kadmij se i u velikoj mjeri veže za metalotionein i potiče njegovu sintezu. U početku se zbog dovoljne količine metalotioneina ne vidi toksični učinak kadmija, ali on postoji i naročito je vidljiv u bubrezima. Mehanizam toksičnosti uključuje oksidativni stres, smanjenje razine glutationa i inhibiciju nekih enzima (superoksid dismutaza i katalaza) te inhibiciju lanca prijenosa elektrona (tako uzrokuje nastajanje ROS). I kadmij se veže za -SH skupine proteina (tako se veže za metalotionein, ali i druge proteine). Akutno dovodi do iritacije (nadražljivac je sluznica dišnih puteva i probavnog sustava), povraćanja, edema pluća i cirkulatornog kolapsa, a kronično oštećuje bubrege i pluća, karcinogen je (kategorija 1B, povećanje rizika od karcinoma pluća), uzrokuje genetska oštećenja i reproduktivno je toksičan (kategorija 1B; smanjuje plodnost i može naštetiti nerođenom djetetu). Kod akutnog otrovanja kadmijem umire se od cirkulatornog kolapsa (obustava cirkulacije, bilo kardijačnim ili perifernim uzrokom). Primjer bolesti uzrokovane kadmijem je itai-itai (auč-auč) u Japanu – rižina polja navodnjavana su vodom onečišćenom kadmijem, on se akumulirao u riži i doveo do pojave bolesti s karakterističnim simptomima kao što su bolovi u kralježnici i zglobovima. Tretman prilikom trovanja je keliranje s EDTA. Primarno se eliminira urinom.
Kobalt
Kobalt je spoj visoke čvrstoće koji se dodaje legurama, a njegove su soli plave boje (lapis azur) te se koriste za izradu nakita i posuda. Apsorpcija je p.o. ili putem pluća, veže se na proteine plazme, ne akumulira se i eliminira se urinom. Tijekom 1960-ih koristio se za stabilizaciju pjene u pivi te su zabilježena brojna trovanja s letalnim kardiomiopatijama. Primjer trovanja je i dječak koji je pojeo magnete s 40% kobalta – razvile su se metabolička acidoza i kardiomiopatija.
Krom
Uporaba soli kroma (VI) i zabranjena je, a koristile su se kao boje, za preradu kože, kao defolijanti i kao sredstvo za pranje laboratorijskog suđa (kromsumporna kiselina). Krom (III) je esencijalni element, a krom (VI) je u obliku soli i trioksida karcinogen i izaziva oštećenja kože i preosjetljivost. Karcinogen je 1A, mutagen 1B i reproduktivno toksičan 2. Uzrokuje opekline na koži i kromatni dermatitis, prilikom udisanja simptome alergije i astme, smanjuje plodnost, uzrokuje rak i genetska oštećenja. Kod trovanja primjenjuje se hemodijaliza. Apsorpcija je dobra preko probavnog sustava, a moguća je i preko kože, te su zabilježena otrovanja nakon polijevanja kromsulfatnom kiselinom koja se koristila za čišćenje posuđa. Navedeni akutni učinci nisu toliko značajni, a od kroničnih su najznačajniji kancerogenost i štetni učinak na koži (kromatni dermatitis).
Olovo
Olovo se može nalaziti u elementarnom, ionskom i organometalnom obliku. Glavni su izvori automobili (tetraetilolovo u benzinu danas je uklonjeno iz benzina), spalionice, destilacija žestokih pića (oslobađanje iz kotla) i keramičko posuđe. Ono je povezano sa slučajem trovanja 11-mjesečne bebe koja je pila sok iz keramičke posude, sniženje pH doprinijelo je oslobađanju olova i smrti bebe. Soli olova mogu se apsorbirati putem GIT-a (biološka raspoloživost 10-20% za odrasle i 40% za djecu), pluća (bioraspoloživost 50-70%), a organometalno olovo svim trima putevima. Akumulira se u eritrocitima (t1/2 je 35 dana, koriste se za dokazivanje akutnog trovanja) i 20-40 godina u kostima (u kosti odlazi nakon eritrocita), a eliminira se putem urina. Mehanizam toksičnosti temelji se na inhibiciji biosinteze hema – inhibira citosolni enzim dehidrogenazu δ-aminolevulinske kiseline koja prevodi δ-aminolevulinsku kiselinu u porfobilinogen i mitohondrijski enzim ferokelatazu koji prevodi protoporfirin IX u hem. Kroničnom izloženošću dokazana je njegova reproduktivna toksičnost (kategorija 1A). Kod trovanja kao terapija koriste se BAL (olovo se veže na njegove sulfhidrilne skupine umjesto na sulfhidrilne skupine makromolekula, a kelira olovo iz eritrocita i mozga; BAL može izvući olovo i iz nešto dubljih skladišta), EDTA (kelira ekstracelularno olovo, djeluje samo na plitka skladišta) i penicilamin (mobilizira olovo iz kostiju – isto za dublja skladišta). Reproduktivna toksičnost jasno je dokazana, a dokazi o karcinogenosti postoje na nekim organizmima, ali su nejasni. Kod teških otrovanja olovom kao komplikacija se može razviti encefalopatija. Pri višim koncentracijama u krvi olovo može prelaziti krvno-moždanu barijeru i oštetiti endotel moždanih krvnih žila, što dovodi do istjecanja krvi iz kapilara, edema i posljedično encefalopatije. Encefalopatija je češće posljedica kronične izloženosti olovu. Olovo je dakle i neurotoksično. Kod akutnog izlaganja olovo je nefrotoksično tako da uzrokuje reverzibilnu disfunkciju tubula. Nefrotoksično djeluje i kod kroničnog izlaganja, i to na način da uzrokuje trajnu intersticijsku nefropatiju, koju karakteriziraju atrofija stanica tubula, patološke promjene u vaskulaturi i fibroza. Korišten je u starom Rimu za zaslađivanje (sapa) jer je olovov acetat sladak. Mislilo se da su za neplodnost Rimljana krive cijevi, ali utvrđeno je da se olovo koje se smatralo odgovornim za tu neplodnost jako slabo otpušta iz cijevi.
Talij
Talij se koristio kao rodenticid (talijev sulfat), boja, u termometrima za jako niske temperature, a zajedno s olovom i arsenom pronađen je i u homeopatskim pripravcima. Apsorbira se putem GIT-a i pluća, zabilježena je i nazalna apsorpcija, a podliježe i znatnoj enteralnoj reapsorpciji, prelazi posteljicu, eliminira se isključivo fecesom uz poluvrijeme eliminacije od 2 dana. Toksičan je za mozak (najvažniji mehanizam toksičnosti, vrlo dobro prolazi KM barijeru), a uzrokuje i alopeciju i hiperpigmentaciju – crna pigmentacija korijena kose. Prilikom trovanja nema pomoći jer se slabo kelira uobičajenim sredstvima, a ne može se niti ukloniti hemodijalizom jer je smješten uglavnom intracelularno. Uzorak za potvrdu trovanja je krv ili kosa, a ne urin jer se eliminira putem žuči.
Željezo
Željezo je metal koji najčešće dovodi do trovanja, a letalne su doze 15-30x više od terapijskih. Toksične doze su iznad 20 mg/kg, a letalno područje je 180-300 mg/kg. Apsorbira se uglavnom putem GIT-a, a zabilježeni su i slučajevi apsorpcije putem pluća i kože (pad u bazen s ferokloridom). Transportni je protein transferin, a eliminacija spora renalna. Koroziv je i dovodi do nagrizanja sluznice GIT-a, a uzrokuje i metaboličku acidozu, hepatorenalni sindrom i edem mozga. Kod trovanja se koriste desferoksamin uz ili bez hemodijalize.
Živa
Živa se može nalaziti u elementarnom, ionskom i organometalnom obliku. Mehanizam toksičnosti žive vjerojatno je uzrokovan interakcijom žive s proteinima, naročito sa sulfhidrilnim skupinama proteina. Posljedično živa inhibira velik broj enzima, kao što su membranske ATPaze koje su naročito ovisne o pravilnom funkcioniranju sulfhidrilnih skupina. Osim sa sulfihrilnim skupinama reagira i s amino, fosforilnim i karboksilnim skupinama. Pokazano je za živu i da inhibira metabolizam piruvata u mozgu, kao i enzime laktat dehidrogenazu i sintetazu masnih kiselina. Zbog nakupljanja u lizosomu pojačava aktivnost lizosomalne kisele fosfataze, što može biti razlog toksičnosti jer oštećenje lizosoma uzrokuje otpuštanje brojnih hidrolitičkih enzima i oštećenje stanice. Živa se nakuplja u bubregu gdje postiže svoj nefrotoksičan učinak na način da oštećuje mitohondrije okidativnim stresom (također se misli da je šteta na mitohondrijima uzrokovana time da se živa veže za SH skupine, SH ima glutation, a on je vrlo bitan za borbu protiv ROS). Živa je toksična u elementarnom, ionskom i organometalnom obliku, a razlika u njihovoj toksičnosti uglavnom je produkt toksokinetskih razlika (različite distribucije). Osim u bubregu, živa se nakuplja i u mozgu. Elementarna se živa dobro apsorbira preko pluća (80%), a slabo putem GIT-a. U organizmu se elementarna živa oksidira do anorganske (ionske). Lipofilna je i dobro prolazi tjelesne barijere, prelazi posteljicu i krvno-moždanu barijeru te se može skladištiti u mozgu – u mozgu se oksidira i više ne može izaći te se potencira neurotoksičnost (glavni toksični učinak). Deponira se i u bubregu, jetrima i srcu. Bila je prisutna prije u termometrima i toplomjerima, no u količinama koje nisu opasne. Ionska živa apsorbira se putem GIT-a s niskom biološkom raspoloživošću i preko pluća, ne prolazi znatno placentarnu barijeru (za razliku od elementarne) i izlučuje se u majčino mlijeko, a akumulira se u bubrezima. Izlučuje se, kao i elementarna živa, urinom. Izrazito je nefrotoksična i uslijed otrovanja nakon 24 sata dolazi do zatajenja bubrega zbog nekroze bubrežnog tkiva. Organometalna živa apsorbira se svim putevima, a stupanj apsorpcije ovisi o lipofilnosti derivata. Izlučuje se u majčino mlijeko. Eliminira se putem žuči i podliježe enteralnoj reapsorpciji što produžava njezino poluvrijeme eliminacije. Organometalna živa prolazi sve barijere te alkil žive bolje prolaze krvno-moždanu i placentarnu barijeru u odnosu na aril žive. Metil-živa se nakuplja u mozgu i krvi ljudi. Aril živa se brže eliminira od alkil žive. Kod trovanja koriste se derivati BAL-a (BAL za anorgansku, a derivati prikladni i za druge oblike žive) i penicilamin (prikladan za anorgansku i elementarnu živu). Koristi se kao pesticid i fungicid, oslobađa tijekom spaljivanja otpada i fosilnih goriva, a prije se koristila za tretiranje sifilisa (Ivan Grozni – bio je dijelom grozan jer je živa neurotoksična). Dakle, organska se živa akumulira prvenstveno u mozgu, ionska prvenstveno u bubregu, dok se elementarna oksidira u ionsku, ali može prije toga otići u mozak. Općenito ioni teško prolaze K-M barijeru, osim ako se ne mogu poslužiti nekim transporterom. Živa je 1B klase reproduktivne toksičnosti.
Azbest
Azbest je negenotoksičan karcinogen skupine 1A. Po strukturi je vlaknasti silikatni mineral. Niti azbesta se oslobađaju oštećenjem azbestne (salonitne) ploče i nakon udisanja dovode do stalne iritacije i nekroze mezotelijalnih stanica (mezoteliom). Vezivanjem na receptore makrofaga uzrokuju kroničnu upalu, promjene u signalnim putevima i poremećaje na razini DNA koje dovode do mezotelijalnog tumora. Azbestne ploče nisu problem ukoliko nisu oštećene. Azbest je u EU zabranjen, ali postojeći azbest nije potrebno ukloniti. Opasan otrov je onaj koji sadrži više od 0,1% azbesta.
Bijeli fosfor
Bijeli fosfor koristi se kao i fumigant i sastavni dio različitih bombi i streljiva, npr. fosfornih granata koje služe za korekciju vatre topništvom ili izazivanje požara u gradskim četvrtima ili kao sastavni dio napalma u kojem ima svrhu samozapaljenja. U samom kontaktu sa zrakom se zapali. Pri njihovoj eksploziji nastaje fosforni pentoksid koji u obliku bijelog dima iritira sluznice dišnog sustava i kožu. Apsorbira se putem probavnog sustava uz izazivanje ulceracija (otrovanja zabilježena uslijed konzumacije npr. rodenticidnih pripravaka i tad je jako hepatotoksičan) i putem kože (valjda može ukoliko se nalazi u pogodnom otapalu). Međutim, bitno je za njega to da je jako zapaljiv i eksplozivan i da njegove pare jako iritiraju. Nakon eksplozije bombe kao dio gelera može ući pod kožu i apsorbirati se u krvotok.
Kiseline i lužine
Kiseline i lužine su kemikalije iz kućnog okoliša, industrije i obrta. Nakon polijevanja kiselinom i lužinom dolazi do nekroze tkiva, polijevanje kiselinom vezano je sa stvaranjem koaguluma, a sumporna kiselina čak dovodi do karbonizacije kože; ti procesi ograničavaju daljnju apsorpciju i prodor kiseline u krvotok. Polijevanje lužinama je opasnije jer nakon nekroze dolazi do saponifikacije masti i solubilizacije proteina što poboljšava prodiranje u tkivo (suprotno i gore od kiseline). Kod kiselina su značajni koncentracija i pH otopine (pH < 2 korozivna sredstva, iznimka npr. limunska kiselina), volumen i vrijeme kontakta, a kod lužina značajna je i viskoznost otopine. Prva pomoć prilikom polijevanja uključuje dekontaminaciju, tj. uklanjanje odjeće i ispiranje vodom minimalno 30 minuta, a za lužinu još i duže zbog efekta saponifikacije masti i solubilizacije proteina. Kod ingestije ne smije se izazvati povraćanje (mogućnost perforacije u probavnom sustavu i edema pluća) već se unutar 1 sata od ingestije daju manje količine vode.
Kiseline
Fluorovodična kiselina smrtonosna je ako se proguta, u dodiru s kožom i ako se udiše. Koristi se u proizvodnji kristala, izaziva teške opekline kože i oštećenje oka, izaziva metaboličke promjene i koštanu fluorozu.
Fosfatna kiselina koristi se u proizvodnji umjetnih gnojiva i u deterdžentima. Ima nagrizajuće djelovanje, izaziva teške opekline kože i ozljede oka. Zabranjena je upotreba fosfata u deterdžentima.
Klorovodična kiselina koristi se uglavnom u domaćinstvu, a može izazvati opekline i iritans je. U procesima izgaranja u industriji oslobađa se kao plinoviti otrov.
Sumporna kiselina koristi se u akumulatorima, a značaj je kod izlijevanja i opeklina prilikom prometnih nesreća (izlije se iz akumulatora). U kontaktu s kožom dolazi do karbonizacije.
Dušična kiselina je oksidans koji se koristi u sintezi umjetnih gnojiva i kao raketni oksidans.
Lužine
Hidrazin je jaka baza koja se koristi u vojnoj industriji, kao raketno gorivo i za proizvodnju tehnološke vode. Zapaljive su i tekućina i pare. Otrovan je ako se proguta, u dodiru s kožom ili ako se udiše. Vrlo je jak iritans. Uzrokuje oštećenje sluznica probavnog sustava i edem pluća, a od metaboličkih poremećaja uzrokuje hipoglikemiju i poremećaje acidobazne ravnoteže. Uzrokuje teške opekline kože i ozlijede oka. Karcinogen je skupine 1B. Vrlo je otrovan za vodeni okoliš.
Kalijev hidroksid široko je rasprostranjena kemikalija koja izaziva ozljede oka i opekline kože.
Kalijev nitrit je oksidans koji se koristi za izradu eksploziva i konzerviranje hrane. Izaziva methemoglobinemiju jer veže željezo u obliku 3+, a antidot je metilensko modrilo. Primjer trovanja je dojenačka methemoglobinemija u Slavoniji – koristio se u gnojivima kojima su se onečistile podzemne vode i ukoliko su trudnice pile bunarsku vodu ili ju koristile za izradu dječje hrane došlo je do trovanja dojenčadi. Protuotrov je metilensko modrilo.
Nitrati ne rade tako jaku methemoglobinemiju kao nitriti i u velikim ih se količinama koristi u proizvodnji umjetnih gnojiva. Nitrati prelaze u nitrite djelovanjem bakterija u crijevima, a razvijaju se i karcinogeni nitrozamini. Ako dođe do methemoglobinemije, protuotrov je metilensko modrilo.
Vodikov peroksid je oksidans koji može dovesti do požara i eksplozija. Njegova je primjena vrlo široka, npr. u industriji ljepote (blajhanje kose).
Trovanje živom
Masovno trovanje dogodilo se u Iraku kad je pšenica tretirana fungicidom koji je sadržavao organometalnu živu, a od nje je kasnije proizvedeno brašno. Drugi slučaj trovanja dogodio se u zaljevu Minamata 1960. godine – anorganska i organometalna živa ispuštala se u zaljev, mali organizmi su metilirali anorgansku živu i ona se nakupljala u manjim te potom većim organizmima kojima su se ljudi hranili i došlo je do trovanja. Organometalna živa je ne samo neurotoksična, već i reproduktivno toksična, a ima i teratogeni učinak (fizičke i psihičke malformacije kod novorođene djece – pokazano u katastrofi u zaljevu Minamata).
