Toxikologie vybraných prvků a sloučenin Milena Černá Ústav obecné hygieny

Adsorpce – distribuce – metabolismus – exkrece (ADME) Expozice – dávka – účinek

Toxický účinek Vyplývá z interakce mezi látkou a biologickým systémem Organismus působí na látku (biotransformace) Látka působí na organismus (vyvolá účinek) Biotransformace  detoxikace Typy účinků: Akutní – okamžitý, bezprostřední (LD50) Chronický – dlouhodobé působení nízkým dávkám Pozdní (vzdálené, opožděné, delayed) – efekt nastane po dlouhé latenci (karcinogenní, mutagenní)

Kovy a jejich sloučeniny Olovo – kov - anorganické sloučeniny - organické sloučeniny (tetraethyl) Výskyt: metalurgie, akumulátorky, pájení, broušení olovnatého skla v ovzduší – dřívější používání olovnatého benzinu Expozice: Inhalačně – prach a páry v ovzduší (vstřebání až 40%) Perorálně – profesně při polykání hlenů s obsahem olovnatého prachu, běžná populace – v potravě kontaminací potravních řetězců, používání nádobí s Pb glazurou (zvýšení v kyselém prostředí)

Olovo – osud v organismu Absorpce – distribuce – biotransformace – exkrece Vstřebávání – zvyšuje se v kyselém prostředí žaludku nebo kyselými nápoji, při nedostatku vápníku a Fe. Vyšší resorpce je u dětí. Po vstřebání se v krvi váže na hemoglobin. Poločas v krvi cca 30 dní. Prochází do mozku (více u dětí), může procházet placentou. Dlouhodobě se největší část zabuduje do kostí, kde tvoří depot. Uvolňuje se pomalu, biologický poločas - 5-10 let. V kostní dřeni blokuje enzymy účastnící se syntézy hemu (anemie).

Olovo – zdravotní příznaky Zdravotní účinky: akutní otravy chronické otravy nežádoucí zdravotní účinky u populace Akutní – se prakticky nevyskytují Chronické - Pozvolný rozvoj anemie s projevy únavy, dušnosti, bolesti svalů a kloubů, zácpa a saturninské koliky (porfyrinogen). Šedý lem na dásních. Někdy nefropatie, hypertenze, neuropatie, encefalopatie, poruchy paměti

Pb - nežádoucí účinky u běžné populace Organické formy – tetraetyl- a tetrametyl-olovo Tetraetyl-Pb se používal jako antidetonační látka do benzinu Absorpce kůží, GIT, inhalačně, ale u běžné populace nejčastěji potravou Poškození CNS, neurotoxicita Průchod olova placentární bariérou Ovlivnění vývoje mozku. Populační změny – pokles IQ, snížení koncentrace a schopnosti učení Zhoršení kvality následných generací

Biomonitoring expozice olovu Sledování koncentrace olova v krvi – plumbemie Používá se u pracovní expozice jako biologický expoziční test (BET) i u monitorování běžné populace včetně dětské Limitní hodnoty u běžné populace problematické, protože sloučeniny olova patří mezi potenciální karcinogeny Nutno expozici systematicky snižovat

Biomonitoring expozice olovu Sledování koncentrace olova v krvi – plumbemie Používá se u pracovní expozice jako biologický expoziční test (BET) i u monitorování běžné populace včetně dětské. Další BET: 5-aminolevulová kys. či koproporfyriny v moči Limitní hodnoty BET pro pracovní expozici: Plumbemie 400 mg/l krve 5-ALA – 15 mg/g kreat Koproporfyrin – 0.2 mg/g kreat Mezi standardní vyšetření u pracovníků v expozici olovu patří i krevní obraz (bazofilní tečkování v erytrocytech – nahromaděné Fe)

Biomonitoring expozice olovu u běžné populace Plumbemie – zdravotně významné limity Muži – 150 mg/l krve Ženy – 100 mg/l krve Děti – 100 mg/l krve – doporučena mediánová hodnota 50 mg/l krve Limitní hodnoty u běžné populace problematické, protože sloučeniny olova patří mezi potenciální karcinogeny Nutno expozici systematicky snižovat

Hladina olova v krvi české populace 1996 - 2003

Hladina olova v krvi dospělých 2005-2009

Olovo - prevence Pracovní expozice: Technická – snížit prašnost (úklid odsávání prachu) Technologická – volit šetrnější technologie nebo automatické postupy Osobní ochranné prostředky - ochranné oděvy, dle potřeby ochranné masky a respirátory Organizační – zákaz konsumace potravin a nápojů a kouření na pracovišti, sprchovat včetně vlasů před převlečením do civilu Preventivní prohlídky – vstupní, periodické, výstupní

Olovo - závěr Je stále nevyřešeným problémem Sestupné časové trendy vs. pravděpodobná karcinogenita, která komplikuje stanovení limitů. Snižovat expozici člověka na co nejnižší úroveň Vnímavé populace: děti od prenatálního vývoje po cca 10 let Ženy těhotné a v reprodukčním věku

Rtuť – základní údaje Používána odedávna k léčebným účelům Oblíbená u středověkých alchymistů Je významný toxický prvek znečišťující prostředí Může vyvolat nežádoucí zdravotní účinky i v případě relativně nízkých expozic Rizikovou skupinu představují těhotné ženy pro možnost poškození plodu a následné neuropsychické poruchy u dětí.

Formy výskytu Hg v prostředí Kovová rtuť a její pára Anorganické sloučeniny Organické sloučeniny (alkyl-, arylrtuť) Zdroje znečištění prostředí Spalování fosilních paliv Průmyslové použití (měřící a kontrolní systémy, výroba chlóru, baterie, zářivky, barevné pigmenty), těžba zlata atd.

Rtuť Zdroj: Kovová (teploměry, součást amalgamu) Anorganické sloučeniny – sublimát aj. Organické sloučeniny – metylrtuť Expozice: Elementární Hg – inhalační expozice parám Anorganické sloučeniny Akutní otrava: průjmy, stomatitis mercurialis, vypadávání zubů, šedý lem kolem krčků (HgS), selhání ledvin Chronická otrava: Trias: gingivitis, třes (intenční, mozečkového původu), eretismus (organická psychóza, poruchy paměti, změna povahy, neuropatie)

Toxické účinky Kovová rtuť: plíce (akutní postižení) CNS (chronická expozice) Anorganické sloučeniny: poškození ledvin Organické sloučeniny: poškození CNS, neurotoxicita

Expoziční cesty u běžné populace Inhalace par rtuti (rozbitý teploměr) Potravou (především metylHg) při konsumaci ryb a mořských plodů Transplacentární přechod do fétu Kůží a sliznicí (masti a krémy obsahující Hg) Etylrtuť (thiomersal) jako antiseptikum ve vakcínách (diskutabilní!)

Současné možnosti neprofesionální expozice populace Rtuťové páry z amalgamových výplní Metylrtuť v rybách a mořských produktech Etylrtuť (thiomersal) jako antiseptikum ve vakcínách

Expozice z amalgamových výplní Zubní amalgamy používány od 1. poloviny 19. stol. Profesionální expozice: stomatologové, instrumentářky (v současné době riziko expozice omezeno technickým vybavením a osobními ochrannými pomůckami) Pacienti: Kontinuální uvolňování Hg z výplní zvyšující se při žvýkání žvýkaček, skřípání zuby, čištění zubů Zvýšená expozice při odvrtávání starých amalgamových výplní Možnost alergie na rtuť (test MELISA)

Expozice organickým formám rtuti Metylrtuť vznikající bakteriální metylací anorganické rtuti Moření seťového obilí fenylrtutí (Agronal) a jeho nedovolené zkrmování hospodářskými zvířaty a rybami (v současné době se používají jiné bezpečnější přípravky). Etylrtuť (Thiomersal) jako antiseptikum ve vakcínách

Havarijní situace I.Minamata disease onemocnění, oficiálně identifikované v květnu 1956 u osob v Japonsku ve městě Minamata konsumující ryby kontaminované rtutí z odpadních vod chemického závodu. Anorganická Hg vypouštěná odpadními vodami do moře byla biotransformována na metyl Hg (pomocí bakterií), akumulovala se v rybách a jejich konsumace pak vyvolala závažný neurotoxický účinek nejen u dospělých, ale zejména u ještě nenarozených plodů, u nichž způsobila poškození vývoje (neurotoxicita). Do roku 1974 cca 700 případů zdravotních poškození.

Havarijní situace (2) II. Irák, 1971/72 V důsledku neúrody bylo pro výrobu mouky použito osivo mořené fungicidem na bázi Hg. Důsledkem byla masivní hromadná otrava, několik tisíc lidí bylo hospitalizováno a téměř 500 zemřelo.

Znečištění potravních řetězců u nás Používání fenylrtuťových preparátů na moření obilí (do 90. let) Zkrmování nespotřebovaného namořeného osiva hospodářskými zvířaty Použití namořeného obilí pro krmení ryb Ukládání Hg ve vodním sedimentu Přeměna mikroorganismy na metyl Hg Biokoncentrace ve vodních živočiších Konsumace ryb člověkem

Biomonitoring expozice rtuti Měření koncentrace celkové Hg v tělních tekutinách a tkáních člověka: Krev: hladina Hg odráží recentní expozici,vztahuje se především k metylHg a je ovlivněna konsumací ryb (zčásti ale i anorg. Hg) Moč: hladina Hg reflektuje především chronickou expozici kovové rtuti a anorg. sloučeninám (metylHg se vylučuje především stolicí), Vlasy: hladina odráží především organickou formu Hg a je ovlivněna konsumací ryb. Výsledky lze použít k retrospektivnímu odhadu expozice matky v těhotenství a tedy i expozice plodu. U Inuitů to neplatí, není vztah ke konsumaci ryb – důvody nejasné)

Zdravotně významné limitní hodnoty pro běžnou populaci Krev – 5 mg/l krve ženy v reprodukčním věku 3,4 mg/l krve Moč - 5 mg/l moče Vlasy – 5 mg/g vlasů 2,5 mg/g vlasů (JECFA - The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives)

Hladina Hg v krvi žen v reprodukčním věku - 2005

Proč jsou koncentrace rtuti vyšší u žen než u mužů? Vyšší konsumace ryb? (Údaje o konsumaci ryb nesledovány) Lepší sanace chrupu? (Údaje o počtu amalgamových výplní nesledovány) Používání kosmetiky s obsahem Hg (bělící krémy??) Geneticky podmíněné rozdíly v biotransformaci (metylaci a demetylaci Hg?) Ale: Některé literární údaje zmiňují vyšší riziko neurotoxicity pro plody mužského pohlaví.

Expozice běžné populace Hg Anorganické sloučeniny: Amalgamové plomby Amalgam – slitina rtuti (1 díl)s Ag, Cu a Sn (1 díl) Spotřeba 270 tun ročně Hg na zubní amalgam Expozice: stomatologů pacientů při odstraňování plomb, broušení zátěž prostředí (půda, voda, ovzduší) Riziko??? Poškození imunitního systému, alergizace, hypersenzitivita, MELISA (Memory Lymphocyte Immunostimulation Assay)

Hladina Hg v moči vs. počet amalgamových plomb

Hladina Hg v krvi vs. konsumace ryb

Praktická opatření ke snížení rizika expozice amalgamu Účinně se lze chránit pomocí štítu v kombinaci s rouškou Roušku je nutné často vyměňovat, nejlépe po každém odvrtání amalgámové výplně. Další možností snížení expozice rtuti ve stomatologické ordinaci je použití čističů vzduchu. Odpovědné zvážení odvrtání starých plomb používání dávkovaného amalgámu a spolehlivých amalgamátorů uchovávání odstraněných výplní pod vodní hladinou v uzavřených nádobách

Kadmium Zdroj: Metalurgický průmysl Podloží (oblasti rudných dolů) Fosfátová hnojiva z oblastí zvýšeného výskytu Cd Průnik do rostlin a potravních řetězců Kouření Automobilová doprava

Nežádoucí zdravotní účinky kadmia Prokázaný karcinogen Nefrotoxicita Interakce s vápníkem – osteomalacie (Itai itai) Hypertense? Patří mezi endokrinní modulátory Obtížně prochází placentou - nehrozí intrauterinní expozice

Koncentrace Cd v krvi kuřáků a nekuřáků

Výsledky – kadmium v krvi u dospělých Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Katedra antropologie a genetiky člověka

Arsen Polokov, metaloid Výskyt: v zemské kůře – v rudách, v uhlí Využití: v elektronice, v zemědělství jako součást fungicidů (vinná réva), výroba skla, emailů a barev, jed k hubení hlodavců Arsenik – oxid arsenitý As2O3 – nástroj travičů Expozice: ovzduší (spalováním uhlí), podzemní pitná voda pokud podloží obsahuje As, potrava (ryby)

Arsen – zdravotní rizika Dermatologické poškození – změny na pokožce, vznik různých ekzémů a alergické dermatitidy Zvýšený výskyt kardiovaskulárních chorob Zvýšený výskyt potratů u žen trvale vystavených vysokým dávkám arsenu Karcinogenita – zvýšený výskyt případů rakoviny plic a kůže Mutagenita Neurotoxicita

Arsen - expozice Potrava – voda - inhalace Inhalací v okolí metalurgických závodů, tepelných elektráren Pitná voda z artézských studní (As v podloží) – Bangladéš, jižní Amerika) – black foot V okolí dřívějších rudných dolů (Kutná Hora, Příbram) Z potravy – mořské ryby (organické sloučeniny jako arsenobetain méně toxické než anorganické)

Biomonitoring As Hladina As v moči (speciace – anorganické sloučeniny toxikologicky významnější) Koncentrace As ve vlasech

Kovy a slitiny v zubní praxi Alergie na kovy Intolerance kovů - Melisa test Alergie na titan (asi 4% pacientů) Intolerance kovů je stále předmětem studií

Systém monitorování zdravotního stavu české populace ve vztahu k životnímu prostředí 1994 - dosud www.szu.cz

Jednotlivé subsystémy MZSO Zdravotní důsledky a rizika znečištěného ovzduší Zdravotní důsledky a rizika znečištěné pitné vody Zdravotní důsledky a rušivé účinky hluku Zdravotní důsledky zátěže lidského organismu cizorodými látkami z potravinových řetězců – dietární expozice Zdravotní důsledky expozice lidského organismu toxickým látkám ze zevního prostředí, biologický monitoring Zdravotní stav a vybrané ukazatele demografické a zdravotnické statistiky Zdravotní rizika pracovních podmínek a jejich důsledky Zdravotní rizika kontaminace půdy městských aglomerací

Nástroje ochrany a podpory zdraví Represivní (zákazy a nařízení): zákony, vyhlášky, limitní hodnoty (NPK, PEL apod.) Doporučující (poradenské): Životní styl, nutriční zvyklosti, chování ve znečištěném prostředí, podpora kojení, pohybová aktivita, podpora nekuřáctví jako preferovaný životní styl Komunikace o riziku – vysvětlení proč a v jaké míře Vertikální i horizontální zpětná vazba

Ochrana a podpora zdraví budoucí vývoj (?) Začátek již v prenatálním stadiu Prevence na individuální úrovni (šitá na míru) dle: - Charakteristiky rizik z faktorů prostředí (ovzduší, voda, hluk a další fyzikální faktory - Schopnosti akceptovat zdravý životní styl, zdravou výživu - Genetického vybavení, které spoluurčuje schopnost vyrovnat se se stresory prostředí - Psychického naladění přístupu k životu

Děkuji za pozornost