TOKSINOST METALA, INHIBITORSKA DEJSTVA I ELIMINACIJA IZ ORGANIZMA

Elementarni metali i njihova jedinjenja Unos tekih metala u organizam: inhalacijom putem hrane ili tenosti apsorpcijom kroz kou Oni su stabilni i bioakumulativni.

Dve vrste tekih metala:esencijalni (Mg, Zn, Cu, Fe i dr.) bez bioloke uloge

Faktori koji utiu na toksinost metala: interakcija sa esencijalnim metalima formiranje kompleksa metal-protein starost i stepen razvoja line navike hemijski oblik metala imunoloki status pojedinca

Raspored toksinih metala u periodnom sistemuPERIO DA GRUPE

VIII II IV V VI / Ni Pd Pt

I / (Cu) Ag Au

II Be (Zn) Cd Hg

III / / / Tl

IV / / Sn Pb

V / As Sb Pb

VI / Se Te /

Posledice toksinosti: vezivanje sa -SH, -NH2, -OH formiranje nerastvornih soli u biolokim tenostima razgradnja biopolimera oksidoredukcione reakcije u kojima nastaju slobodni radikali

Utvivanje koncentracije tekih metala:

biopsija u kosi krv urin

Posledice dugogodinjeg rada u fabrici stakla

ELEMENT I

Sadraj metala u zubima pacijenta(ppm)

Sadraj metala u kontrolnim yubima zubima(ppm)

Talijum Bizmut Olovo Kadmijum

3,0 50,10 14,00 1,40

0,01 0,03 1,78 0,54

Vatromet izvor oslobaanja tekih metala Oslobaaju se: Ba, Sr, As, Hg, Cd, Pb, Cu, Zn i Cr

IVANema poznate funkcije u organizmu.Jedini metal koji je tean u elementarnom stanju, ima visok napon pare. elementarna

Hg

u neorganskom obliku u organskom obliku

Prirodni naini oslobaanja Hg su: vulkanske erupcije prodiranje Hg isparenja iz uarene utrobe zemlje prirodno razlaganje stena Koncentracija Hg u ivotnoj sredini se poveava.

Oslobaanje Hg usled ljudskih aktivnosti: iskopavanje, transport i obrada rude topljenje metalnih ruda sagorevanje fosilnih goriva Organski oblik Hg je toksiniji od neorganskog (bioakumulacija).

Toksini efekti ive se ispoljavaju preko dva mehanizma: 1) iva katalizuje proizvodnju peroksida koji dalje utiu na stvaranje hidroksi radikala i lipidnih peroksida 2) iva smanjuje sposobnost tela da se bori sa jako reaktivnim derivatima kiseonika.

Zbog svog afiniteta prema slobodnim sulfhidrilnim grupama iva se vezuje za glutation (GSH) i time inhibira enzime koji su ukljueni u mehanizam GSH-a. iva moe formirati jaku direktnu vezu sa selenom, ime onemoguava da selen vri svoju kljunu ulogu kao konstituent glutation peroksidaze

Dva druga bitna antioksidativna enzima koja su inhibirana ivom su superoksid dismutaza (SOD) i katalaza. Posledica inhibicije ovih enzima se ogleda u poveanoj koliini slobodnih radikala, koji posebno loe utiu na mitohondrijalne funkcije, kao i na centralni nervni sistem.

Katjon RHg naroito toksian oblik.Nastaje karbanjonskom biometilacijom, koja se vri pomou supstanci koje sadre grupu X-Co(II)-CH3, koja disosuje na slian nain:X-Co(II)-CH3 + H2O X-Co(III)(OH)2 + CH3

ivine plombe48-55% Hg 500 t u plombama kod Amerikanaca koncentracija Hg para 10 puta vea kod onih koji imaju plombe 78% ima plombe, a kod obolelih od poremeaja nervnog sistema 95% ima plombe

iva ima brojne efekte na ljudski organizam ali oni se mogu sistematizovati i pojednostaviti u glavne efekte: -smetnje pri funkcionisanju nervnog sistema -oteenje funkcija mozga, koje mogu da uzrokuju smanjenje sposobnosti uenja, promene u vidu, gluvou, promene u strukturi linosti, trzaje, gubitak kordinacije rada miia i gubitak pamenja. -oteenje DNK i hromozoma -alergijske reakcije koje uzrokuju osipe, umori glavobolje -negativni efekti na reprodukciju, kao to su defekti pri rodjenju, pobaaji i oteenje semene tenosti.

Detoksikacija

BAL, DMSA, D-penicilamin

Mikrobioloki odbrambeni sistem liaza RHgX + H + X RH + HgX2 katalaza HG(SR)2 + NADPH + H Hg(0) + NADP + 2RSH

BERILIJUMU prirodi u relativno maloj koliini u:mineralnim stenama ugljevima tlu vulkanskoj praini

ovek ga uvodi u ivotnu sredinu: produkcijom metala sagorevanjem uglja i ulja

U vodenim rastvorima je nerastvoran. Dobro inhibira neke hidrolitike enzime i vrsto se vezuje s nukleinskim kiselinama.

Efekti:berluoza hronina berlijumova bolest (malaksalost, umor i disajni problemi) poveava mogunost za razvitak raka i oteenja DNK Sporo se eliminie iz organizma, pa dolazi do nagomilavanja.

ARSENAs(III) i As(V) Neorganska jedinjenja: pesticidi u industrijskim procesima konzervansi

Organski As manje tetna od neorganskog (leenje tropskih bolesti)

Toksini efekti potiu od As(III) Vezuje se za -SH Inhibira sintezu ATP-a ( slinost sa P ) Zloinaka trovanja

Izloenost As neorganskim jedinjenjima:

Visoka izloenost neorganskim As jedinjenjima:

iritacija stomaka smanjena proizvodnja crvenih i belih krvnih zrnaca iritacija plua promene na koi i noktima

neplodnost i pobaaje kod ena smetnje pri radu srca oteenje mozga oteenje DNK

Izloenost organskim As jedinjenjima moe da izazove:

povrede nerava bolove u stomakuKancerogen (rak koe, limfoni,leukemija, rak bubrega, beike i disajnih puteva)

Detoksikacija

BAL

TALIJUMU ivotnoj sredini u maloj koliini. I sam element , a posebno njegove rastvorljive soli (karbonat,sulfat,nitrat,acetat) su jako toksine.

Koristi se: kao pesticid u proizvodnji soiva, lanog nakita i boja u kozmetici kao sredstvo za depilacijuNajefikasniji otvor u borbi protiv tetoina ( glodara ) Moe zameniti kalijum u mnogim fiziolokim reakcijama

Iako se taan mehanizam dejstva toksinosti ne zna, zna se da talijum ometa esencijalne korake u proizvodnji energije u glikolizi, Krebsovom ciklusu i oksidativnoj fosforilaciji. Drugi efekti ukljuuju i inhibiciju natrijum-kalijumadenozin trifosfataze i vezivanje za sulfhidrilne grupe.

Prvi tipini simptomi su: gastroentitis alopecija Simptomi ozbiljnijeg trovanja su:paraliza i smanjena mo opaanja promene u jetri nefritis pulmonarni edem degenerativne promene na nadbubrenim lezdama tahikardija i hipertenzija

DetoksifikacijaBAL, penicilamin

KCl uz diurezu aktivni ugalj Berlinsko plavo tiosulfat

NE NE

KADMIJUMKoristi se u proizvodnji: Ni-Cd baterija keramike boja tekstila plastinih masa

U ivotnu sredinu ulazi iz rudnika i topionica cinka i olova. Puenje je rizik- jednom cigaretom se unosi 1-2 g ovog elementa. Cd (95pm) slinost sa Ca (100pm) i Zn (74pm) Poluivot moe da bude i 30 godina.

Joni kadmijuma , vezujui se u elijama mitohondrija, gde je veliki broj enzima koji vre procese metabolizma, deluju bar na tri mesta: 1) vezuju se za -SH grupu enzima koji obavljaju transport elektrona 2) inhibiraju enzim koji uestvuje u sintezi ATP-a 3) inhibiraju ATP-azu koja oslobadja energiju potrebnu za aktivni transport vitalnih supstanci u eliji.

Kompleks sa metalotioneinom

Cd istiskuje Ca iz kostiju Trovanje kadmijumom izaziva:oteenja bubrega oteenje kostiju diareju stomane tegobe probleme u reprodukciji, pa ak neplodnost oteenje CNS-a, DNK i imunog sistema

Kancerogen

(rak plua)

Nema efektivne terapije

DMSA za sreavanje dodatne apsorpcije

SELENEsencijalnih metala sa potencijalnim toksinim dejstvom

Oblici: Se(VI), Se(IV), Se(0) Se(II)Uestvuje u oksidoredukcionim reakcijama.

Selen ulazi u sastav selenocisteina koji uestvuje u katalitikim reakcijama glutation peroksidaze u elijama, time titei lipide u membranama, nukleinske kiseline i proteine od tetnih efekata slobodnih radikala i drugih oksidacionih molekula. Selen se u organizam moe uneti inhalacijom, peroralno i resorpcijom kroz kou. Iako selen sam po sebi moe biti toksian, on spreava toksino delovanje mnogih drugih metala kao to su iva, kadmijum i olovo. Dejstvo ive inhibira tako to se vezuje za nju i time spreava gubitak potrebnih metala bakra i cinka, to u stvari iva uzrokuje.

Simptomi akutnog trovanja selenom su: nadraaj sluzokoe kaalj i kijanje povraanje vrtoglavica ponekad se osea miris belog luka u izdahnutom vazduhu

Simptomi trovanja kod hronino trovanja su slini kao oni kod akutnog, ali se javljaju i: munina nesanica razdraljivost malksalost metalan ukus u ustima

Sulfid selena je kancerogen, a ostala jedinjenja imaju antikarcinogene efekte. Terapija trovanja selenom se zasniva na podsticanju ekskrecije selena. Terapija kiseonikom, EDTA i GSH.

HROMHrom se prirodno nalazi u:stenama tlu biljkama ivotinjama vulkanskoj praini i gasovima

Koristi se u:Najvanija oksidaciona stanja industruji boja koarskoj i drvnoj industriji proizvodnji nerajueg posua

Cr(0) Cr(III) Cr(VI)

Cr(III) je jedan od esencijalnih elemenata, jer slui kao kofaktor za dejstvo insulina i pomae odravanje normalnog nivoa glukoze u krvi. Cr(VI) toksian oblik izaziva:osip koe ireve akutno oteenje bubrega oslabljeni imuni sistem respiratorne probleme oteenje jetre

Cr(VI)

je KANCEROGEN

KALAJKalaj se uglavnom koristi u organskom obliku, koji je najopasniji. Primena: u industriji boja u industriji plastike u poljoprivredi kao pesticid

Jedinjenja trietilkalaja su najopasnija za ljudsko zdravlje.centralni nervni sistem

Akumulira se u

periferni nervni sistem tkivu srca

Simptomi akutnog trovanja su:iritacija koe i oiju glavobolja bolovi u stomaku munina vrtoglavica

Simptomi hroninog trovanja su: depresija oteenje jetre oteenje mozga oteenje hromozoma manjak crvenih krvnih zrnaca

BARIJUMOblici: elementaran i u jedinjenjima sa S, C i O

U prirodi mala zastupljenost, vie u zemljitu i hrani

Oslobaa se pri :Koristi se za pravljenje: boja cigli crepa stakla gume vaenju rude procesima rafinacije proizvodnji njegovih jedinjenja

Stabilna barijumova jedinjenja se zadravaju na zemljitu, u sedimentnim stenama ili u vodi. Neka njegova jedinjrnja rastvorna su u vodi tako da se nalaze u jezerima i rekama. udisanjem praine U organizam se unosi putem hrane putem vode

Nerastvorna jedinjenja su netoksina (BaSO4) Barijum je miini i srani otrov Velike koliine izazivaju:potekoe pri disanju, poveanje krvnog pritiska, promene sranog ritma, nadraaj eluca, slabost miia i oteenje bubrega i srca.

Zagaenost NaCl (tragedija u Kini) KIATING PARALIZA

Nije KANCEROGEN

Testiranje je veoma sloeno.

BAKARKoristi se za proizvodnju: elektine opreme i metalnih legura sredstava protiv gljivica i korova potie od vulkanskih erupcija oslobaa se: iz rudarskog otpada iz otpadnog materijala pri proizvodnji elektrinih vodova i cevovoda

Najtoksiniji oblik je dvovalentni bakar Esencijalni metal ulazi u sastav enzima vaan za iskorienje gvoa potreban za normalne fizioloke procese

Bakar i njegove soli predstavljaju emetina sredstva

Apsorpcija bakra preko plua

Deponuje se ujetri bubrezima slezini srcu pluima elucu kosi noktima

gastrointestinalnog trakta koe

Nasledne bolesti usled poremeenog metabolizma bakra

Wilson-ova bolest

Menke-ova bolest

ALUMINIJUMJEDAN OD NAJRASPROSTANJENIJIH ELEMENATA U PRIRODI Koristi se u mnogim granama industrije. Sredstva za preiavanje vode sadre aluminijum. Drugi izvori aluminijuma su: ALUMINIJUMSKO POSUE ALUMINIJUMSKE FOLIJE POMONA LEKOVITA SREDSTVA NEKI PEKARSKI PRAKOVI RAFINISANA HRANA

Resorpcija aluminijuma prekogastrointestinalnog trakta plua

Akumulira se u mozgu miiima jetri pluima kostima bubrezima reproduktivnim organima elicu

Toksinost aluminijuma izaziva brojne klinike simptome. Opti simptomi su: velike glavobolje abnormalan rad srca depresija ukoenost ruku i stopala nejasan vid

Smatra se da je aluminijum uzronik:

Alzhaimer-ove bolesti Parkinson-ove bolesti

Glavni uzrok za rak dojke je ANTI-PERSPIRANT

tetnost proizvoda koji sade ALUMINIJUM-HLORHIDRAT Medicinski testovi za proveravanje koncentracije aluminijuma koriste: krv, urin, stolicu, kosu i nokte.

Detoksikanti koji se koriste za izbacivanje aluminijuma iz organizma: DEFEROKSAMIN EDTA

NIKALKoristi se u kombonaciji sa drugim metalima u legurama (Fe, Cu, Cr, Zn) Legure se koriste za pravljenje: metalnog novca nakita posebnih vrsta elika nikal-kadmijumovih akumulatora posua

N a j v e i i z v o r i s u: dim cigareta izduvni gasovi motornih vozila ubrivo superfosfati preraena hrana hidrogenizovana mast i ulja praak za peciva testiranje nuklearnih ureaja sagorevanje tenih goriva zubne plombe

Male koliine nikla su potrebne organizmu za proizvodnjuj crvenih krvnih zrnaca

Veliki koliine nikla prouzrokuju : oteenja srca oteenja jetre smanjenje telesne teine iritaciju koe

Apsorpcija nikla preko:plua koe gastrointestinalnog trakta

Akumulira se u:pluima

modavom tkivu

Unoenje prvelike koliine nikla u organizam izaziva: veu verovatnou razvoja kancera plua, sinusa, grla i prostate muninu i vrtoglavicu posle udusanja dimova i para nikla plunu emboliju oteano disanje uroene mane kod novoroenadi astmu i hronini bronhitis alergijske reakcije kao to su osip koe, uglavnom od nakita oboljenja srca

Nikal i njegova jedinjenja izazivaju opta i lokalna oteenja. Velika toksinost nikal-karbonila. Akutno trovanje nikal-korbonilom odvija se u dve faze, trenunutno i odloeno

glavobolja bronhopneumonija vrtoglavica edem plua munina oteenje centralnog povraanje nervnog sistema Due izlaganje uticaju Ni(CO)4 poveava rizik raka plua i sinusa.

Merenje koncentracije nikla u:krvi, stolici i urinu.

Merenja se koriste za procenu izloenosti niklu.

OLOVONalazi se u malim koliinama u zemljinoj kori Potie od ljudske aktivnosti Trovanje olovom naziva se saturizam. Pb je jedan od etiri najtetnijih metala U organizam dospeva u obliku Pb(II), PbO i (C2H5)4Pb

Procesi pri kojima se oslobaa Pb: topljenje ruda, sagorevanje fosilnih goriva, neispravno odlaganje otpadnog materijala i olovnih boja. Osnovni izvor Pb u vodi za pie su vodovodne instalacije.

Oksidi predstavljaju najveu opasnost, a meu njima je najvaniji Pb3O4

Upotreba Pb3O4

crvena boja krastal- staklo gle

Pb se iz vazduha i vode akumulira u poljiprivrednim proizvodima i ivotinjama na farmama.

Veliki izvori Pb su izduvni gasovi.

ISTRAIVANJEKod dece koja ive u velikim gradovima koncentracija Pb je 24 puta vea u poreenju sa istom kod dece koja ive u udaljenih predgraima.

Olovo se resorbuje u: gastrointestinalnom traktu zavisi od starosti odrasli resorbuju 10% i zadravaju 5% deca resorbuju 40% i zadravaju 30% respiratornom sistemu Akumulira se u kostima (90%), jetri, bubrezima, aorti, pluima i slezini.

Pb nema esencijalnu ulogu u ljudskom organizmu.Moe prouzrokovati: poremeaj biosinteze hemoglobina i anemiju povienje krvnog pritiska oteenje bubrega pobaaj poremeaj nervnog sistema oteenje mozga poremeaje ponaanja kod dece smanjenje sposobnosti pamenja kod dece

Mehanizam toksinosti Pb je viestruk.Gradi komplekse sa ligandima koji sadre S, N ili O. Pb i Ca koriste ista transportne mehanizme. Izaziva poremeaj u sintezi globinskog dela hemoglobina. Neurotopno delovanje na centralnom, perifernom i autonomnom nervnom sistemu.

Izraziti afinitet Pb prema kotanom tkivu.

Simptomi akutnog trovanja su: metalni oseaj u ustima suho grlo povraanje abdominalni bolova slabljenje pulsa paraliza

Simptomi hroninog trovanja su: jaka i stalna zamorenost gubljenje apetita glavoboja postepena anemija

Toksini efekti Pb razlikuju se kod odraslih i dece.

Deca su osetljivija.Toksinost olova kod dece moe izazvati: poremeaj kognitivnih funkcija mentalnu retardiranost potekoe pri uenju smanjenu panju poveane probleme u ponaanju smanjenje fizikog rasta

Ne postoje sigurni dokazi okancerogenom dejstvu Pb na oveka.Kod akutnih trovanja prva mera povraanje ili ispiranje eluca. Kod hroninih trovanja postoji rizik od

MOBILIZACIJE OLOVA

dimerkaprol Ca2EDTA Detoksikacija penicilamin sukcimer

KOBALTKoristi se za pravljenje: legura pigmenata kuhinjskog posua

Prirodni izvori

so praina morska voda

Oslobaa se:sagorevanje uglja i nafte iz izduvnih gasova motornih vozila

ist kobalt se ne rastvara u vodi, ali se njegova jedinjenja rastvaraju.

Svi smo izloeni tetnosti ovog metala (vazduh, hrana i voda)

Akutno trovanje praeno je: oteenjem plua, ukljuujui i astmu zapaljenje plua 1960. neke pivare dodavale su kobalt pivu. Co je potencijalni kancerogeni metal

CINKMnogo vrsta hrane sadri Zn Voda takoe sadri Zn Esencijalni element za organizam Zn spada u fizioloki aktivne i korisne oligoelemente. Cinkove soli su jaka emetina sredstva.

U fabrikama pri toplenju ruda, naroito pri pravljenju mesinga, kod radnika se javlja CINKOVA GROZNICA. Latentnu dozu Zn soli je vrlo teko odrediti. koliine unete soli Toksinost zavisi od koliine koja ostaje u telu koncentracije rastvora

Simptomi trovanja cinkom su: bolovi u oblasti organa za varenje povraanje proliv

Toksinost matala koji ulaze u sastav lekovaU ovu grupu metala spadaju: Al Bi Li Pt Au(kao antacidi) (u leenju gastroitestinalnog poremeaja) (u leenju neurolokih poremeaja) (antitumorska dejstva) (u leenju nekih oblika reumatizma)

BIZMUTKoristi se u leenju diareje i drugih gastrointestinalnih poremeaja, proizvodnji radiokontrastnih sredstava, u kozmetici i leenju malarije. Najvea koncentracija u bubrezima, a neto manja u jetri. Trovanja Bi su retka i iskljuivo medicinska

Ne smatra se kancerogenim

elementom

Posle hronine izloenosti dolazi do: gubitka apetita opte slabosti groznice reumatskih bolova gingivitisa i dermatitisa Detoksikacija BAL

LITIJUMJedinjenja Li se koriste u leenju psihijatrijskih bolesti.moe da zamenu elijske katjone

Limoe da smanji aktivnost ATP-aze

Simptomi trovanja su: munina povraanje aritmija grevi ataksija psihosomatska retardiranost

PLATINANajvei toksikoloki znaaj ima cisplatina. Cisplatina je mutageni reagens. Soli Pt mogu izazvati: promena DNK kancer alergijske reakcije oteenje kotane sri Izaziva potencijalnu toksinost (Se)

ZLATOPrimenjuje se: za izradu nakita u industriji zbog dobre provodljivosti u medicini kod leenja reumatodnog artritisa i kone bolesti

Resorpcija slaba u gastrointestinalnom traktu Eliminacija putem urina ili fecesa

Dugo se zadrava u organizmu. Najee toksine reakcije na Au su: dermatitis glomerulonefritis

Eliminacija toksinih metala iz organizmaMetode leenja terapija helatima + procesi dekontaminacije u medicini dekontaminacija preiavanje vode

TH je hemijski proces

Nastali kompleksni molekuli su: bioloki neaktivni netoksini metaboliki stabilni rastvorni u vodi

Za leenje trovanja tekim metalima koriste se ANTIDOTI: dimerkaptopropanol (BAL) CaNa2EDTA D-penicilamin deferoksamin DMSA DMPS

BALNeeljena dejstva su: apcesi na mestu davanja injekcije tahikardija povienje krvnog pritiska glavobolja

D-penicilamin HSC-(CH3)-CHNH2-COOHLek izbora kod Wilson-ove bolesti Neeljena dejstva su: munina povraanje Kontra indikacija je alergija na penicilin

EDTAUobiajana neeljena dejstva su: gastrointestinalna uznemirenost glavobolja Moe da interaguje sa insulinom i lekovima za srce.

DMSAKoristi se zajedno sa BAL-om ili kao njegova zamena. Ima blaga neeljena dejstva: osip kaalj munina diareja

Uz terapiju helatima simultano se koriste i procedure dekontaminacija: lavaa creva irigacija crevnog trakta emetiki efekat purgativna sredstva (laksativ) tretman aktivnim uglje Helirajue karakteristike imaju mnoge lekovite trave i dodaci ishrani.

Posledice toksinosti metala kreu se od jedva primetnih do ozbiljnih bolesti.

Toksinost tekih metala je esto rezultat izloenosti malim koncentracijama metala tokom dueg perioda. Toksini metali mogu da izazovu ireverzibilna oteenja.