Definicja toksykologii i ekotoksykologii oraz zakresy ich działania.
Toksykologia (toksikon – trucizna + logos – nauka), nauka o zatruciach i truciznach, nauka o szkodliwym wpływie leków, związków chemicznych i ich mieszanin na żywe organizmy, zajmuje się:
Badaniem budowy chemicznej substancji toksycznej,
Badaniem właściwości substancji toksycznej,
Przemianami tych substancji w organizmie i środowisku,
Mechanizmami działania toksycznego,
Wykrywaniem i identyfikacją i oznaczaniem w materiale biologicznym.
Ekotoksykologia, złożenie słów ekologia i toksykologia. Zajmuje się ochroną systemów ekologicznych przed szkodliwym działaniem syntetycznych substancji chemicznych. Nauka integrująca ekologiczne i toksykologiczne efekty chemiczne zanieczyszczeń….
Kierunki rozwoju toksykologii:
Teoretyczna (ogólna, szczegółowa, doświadczalna),
Praktyczna, inaczej stosowana (kliniczna, sądowo-lekarska, doświadczalna, analityka toksykologiczna, ustawodawstwo toksykologiczne).
Toksykologia ogólna zajmuje się definiowaniem podstawowych pojęć i terminów (trucizna itp.) uogólnionym opisem zjawisk i współzależności.
Toksykologia szczegółowa, czyli leków, metali, rozpuszczalników, środków ochrony roślin, środki chemicznych stosowanych w rolnictwie.
Toksykologia doświadczalna, opracowanie modeli badawczych, umożliwiających śledzenie trucizny w organizmie. Szeroki zakres metod doświadczalnych (toksykologia środowiskowa, żywności, przemysłowa).
Toksykologia kliniczna jest stosowaną wyspecjalizowaną dyscypliną medyczną, poszukującą nowych rozwiązań diagnozowania i leczenia zatruć; jest praktykowana przez lekarzy.
Toksykologia sądowo-lekarska, jedna z najstarszych dziedzin toksykologii. Ma istotne znaczenie w wykrywaniu zatruć śmiertelnych, zatruć rozmyślnych, zatruć przypadkowych, w orzecznictwie toksykologiczno-sądowym.
Toksykologia sądowa, dotycząca czynności zmierzających do wystawienia ekspertyzy toksykologicznej.
2. Definicja i rodzaje dawki.
Dawka- stosowany do wskazania ilości podanej, natomiast ilość obecna w rzadkim podlegającym badaniu jest określona terminem „stężenie”. Dawka ma zasadnicze znaczenie w definicji trucizny. Ilość substancji podanej/pobranej/wchłoniętej do organizmu w określony sposób.
Wyróżniamy następujące rodzaje dawek:
*graniczna/progowa (DM) - jt. ilość substancji która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki biologiczne.
*lecznicza/terapeutyczna (DC) - wykazuje działania farmakologiczne, nie wywołuje istotnych zakłóceń procesów fizjologicznych.
*toksyczna (DT) - wywołuje objawy zatrucia oraz odwracalne zaburzenia czynnościowe organizmu.
*śmiertelna (DL) – powoduje uszkodzenia nieodwracalne i śmierć organizmu.
4. definicja trucizny, jej rodzaje
trucizna jest to substancja, która po wniknięciu do organizmu w niewielkich ilościach może wskutek swych właściwości toksykodynamicznych spowodować zaburzenia w funkcjonowaniu ustroju lub jego śmierć.
Rodzaje trucizn:
trucizny gazowe i utleniacze, np. ozon, chlor, amoniak, siarkowodór, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu,
kwasy i zasady,
cyjanki, fenole, nitrozwiązki, merkaptany,
metale ciężkie,
inne pierwiastki,
ropa naftowa i ropopochodne,
skażenia radioaktywne,
polichrorowanebifenyle, polichronowanetrifenyle, dioksyny,
nawozy mineralne,
peptydy,
detergenty, mydła i inne środki powierzchniowo czynne,
trucizny sinic,
trucizny pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, alkaloidy, glikozydy, saprofity, terpeny, olejki eterowe, produkty ługowania drewna, tanina, garbniki oraz inne związki.
6. podział substancji toksycznych biorąc pod uwagę mechanizm działania toksycznego na organizm ludzki:
substancje drażniące - bardzo agresywne chemicznie (do błon śluzowych, oczu i skóry), powodują podrażnienia i stany zapalne, wstrzymanie oddechu, symptomy utraty przytomności: kwasy, zasady, chlor,
substancje duszące - uniemożliwiają oddychanie, obniżają zawartość tlenu w powietrzu, pośrednio działają na krew i enzymy w sposób inhibicyjny (Azot, dwutlenek węgla, wodór, metan); oddziałują chemicznie na hemoglobinę - blokują zdolność transportu i wiązanie tlenu (cyjanowodór, chloraminy, nitrozol, aminy),
substancje narkotyczne - silny wpływ na ośrodkowy układ nerwowy, szczególnie na korę mózgową: estry, benzen, ksylen, aceton,
substancje o dwuetapowym działaniu - po wchłonięciu przez organizm skutki zatrucia odczuwane są przez pewien kres, po odizolowaniu organizmu następuje poprawa samopoczucie, po kilkunastu godzinach następuje drugi etap, mogący zakończyć się śmiercią: tlenek azotu, siarkowodór, tlenki węgla.
8. jakie czynniki biologiczne i w jaki sposob warunkuja toksycznosc związków
a) Wiek i rozwój osobniczy
Przyjmuje się, że organizm noworodka, zarówno zwierząt jak i człowieka, jest bardziej wrażliwy na zatrucia. Również w wieku starszym, na skutek wyczerpywania się wielu czynności organizm staje się bardziej podatny na dziłanie trucizn. Zachodzą zmiany w czynnościach hormonalnych, fizjologicznych w krążeniu krwi, dotlenianiu narządów, pracy nerek i wątroby.
b) Płeć
Różnice w metabolizowaniu substancji pojawiają się w okresie dojrzewania i utrzymują przez całe życie. Ma to ścisły związek z enzymatyczną biotransformacją, będącą pod wpływem różnych hormonów płciowych. Jednak organizmy ssaków wykazują różną reakcje na różne substancje, czasem to samice okazują się odporniejsze, a czasem samce.
c) Hormony
Niedobór lub nadmiar hormonów może w zasadniczy sposób zmieniać metabolizm ksenobiotyków.
d) Czynniki genetyczne
Substancje chemiczne z organizmu człowieka usuwane są w 3 sposoby: poprzez wydalanie, biotransformację i kumulację. Jednak tylko wydalanie prowadzi do stałego usunięcia substancji. Dlatego tak ważna jest rola kodu genetycznego odpowiedzialnego za syntezę enzymów biorących udział w biotransformacji ksenobiotyków. Wada genetyczna u każdego gatunku jest odpowiedzialna za swoiste typy toksyczności związków chemicznych.
e) Ciąża
W czasie trwania ciąży wiele enzymów zmniejsza swoją aktywność (np. oksydaza aminowa, metylotransferaza katecholowa) poprzez zwiększoną produkcję progesteronu i estrogenu.
f) Czynniki środowiskowe- temperatura, ciśnienie
g) Promieniowanie jonizujące
Ad. 10
Czynniki środowiska. Do najważniejszych zewnętrznych czynników środowiskowych, mających wpływ na toksyczność szkodliwych substancji chemicznych, należą: ciśnienie atmosferyczne, światło, temperatura otoczenia, promieniowanie jonizujące.
Zmiany ciśnienia atmosferycznego mogą spowodować spadek lub wzrost ciśnienia krwi oraz zmiany hemodynamiczne. Zmiany te, sprowadzone tylko do zaburzeń przepływu krwi przez tak ważne narządy jak serce, wątroba czy nerki, powodują niedotlenienie i niedożywienie poszczególnych narządów, a tym samym mogą znacznie zmniejszyć metabolizm i detoksykację w wątrobie oraz ograniczyć czynność wydzielniczą nerek.
Światło wpływa na rytm biologiczny organizmów żywych zarówno zwierząt jak i człowieka. Wpływa więc na aktywność licznych enzymów przemian wewnątrzustrojowych i na aktywność enzymów biorących udział w przemianie ksenobiotyków. Na przykład cytochrom P-450 wykazuje rytm dzienny charakteryzujący się największą aktywnością pod koniec dnia, a więc przed zmrokiem. Zarówno niska, jak i wysoka temperatura powodują zwiększenie toksyczności, bowiem wpływają na zmianę hemodynamiki krwi. Temperatura jest uważana za czynnik stresogenny. Trudno jednak rozstrzygnąć, czy czynnik temperatury ingeruje bezpośrednio w przemianę substancji chemicznych, czy też pośrednio. Wzrost ciśnienia krwi w warunkach ochłodzenia organizmu prowadzi do wzrostu oporów naczyniowych, gorszego ukrwienia i utlenowania ważnych narządów, a tym samym do zmniejszenia aktywności enzymów mikrosomalnych. Promieniowanie jonizujące, nie przekraczające dopuszczalnej aktywności progowej l0-20 Bq/m2 powietrza lub największej dawki skumulowanej (5 remów), może powodować nieznaczną radiolizę wody w organizmie, a tym samym zwiększać pulę wolnych rodników. Zjawiska te z kolei prowadzą do redukcji aktywności enzymów mikrosomalnych i zmniejszają szybkość przemiany ksenobiotyków.
14. Na czym polega transport ksenobiotyków przez skórę, układ pokarmowy, oddechowy:
Wchłanianie ksenobiotyków jak i ich przenikanie do tkanek polega na ich przechodzeniu
przez różne błony biologiczne. Transport ksenobiotyków przez błony to:
• dyfuzja bierna,
• dyfuzja przez pory (transport konwekcyjny),
• transport przenośnikowy (transport czynny i dyfuzję ułatwioną)
• pinocytozę (lub/ i fagocytoza)
• transport przez pary jonowe.
Dyfuzja bierna polega na przenikaniu przez błony lipidowe cząsteczek niezjonizowanych oraz
rozpuszczonych w lipidach. Wymiana zachodzi zgodnie z gradientem stężeń( od wyższego do
niższego). Nie wymaga nakładu energii.
Ciekawy rodzaj dyfuzji stanowi transport przez pary jonowe. Silnie zjonizowane
aniony (np.: kwasy sulfonowe) lub kationy związków organicznych (4-rzędowe zasady
amonowe), mogą w odpowiednich warunkach łączyć się ze składnikami błony o przeciwnym
znaku i tworzyć kompleksy obojętne. W ten sposób może dojść do przejścia przez błonę na
zasadach dyfuzji biernej.
Transport konwekcyjny w przeciwieństwie do dyfuzji biernej, umożliwia
przechodzenie przez błony komórkowe substancji hydrofilnych i zjonizowanych. Ta forma
absopcji zachodzi dzięki obecności w błonie porów o średnicy od ok. 0,7 nm (nanometrów)
do 1 nm.
Transport czynny polega natomiast na wykorzystaniu systemu specjalnych
przenośników znajdujących się w błonie. Ważne w tym procesie jest jednak energia, której
potrzeba aby transport zachodził(energie uzyskuje się w wyniku rozkładu ATP przez
hydrolizę z udziałem enzymów wewnątrzkomórkowych)
15. na czym polega proces biotransformacji ksenobiotykow w org. Żywym
Biotransformacja- różnorodne przemiany chemiczne ksenobiotyków. Organy, w których zachodzi biotransformacja zasobne są w liczne enzymy, które metabolizują trucizny do substancji odmiennych pod względem budowy. Główne miejsca biotransformacjo ksenobiotyków w organizmie to skóra, płuca, przewód pokarmowy (ściana jelit), wątroba.
Metabolizm ksenobiotyków: proces jakim ulegają litofilne ksenobiotyki w organizmie można podzielić na dwie fazy:
Faza I do ksenobiotyków wprowadza się polarną reaktywną grupę funkcyjną( reakcje fazy: utlenianie, redukcja, degradacja)
Faza II metabolit lub ksenobiotyk ulega reakcją sprzęgania- do grupy funkcyjnej przyłącza się endogenny substrat, rozpuszczalny w wodzie (faza biotransformacji)
34. wchłanianie, biotransformacja i wydalanie zwiazkow kadmu
DROGI WCHŁANIANIA KADMU
UKŁAD ODDECHOWY
Mimo bariery jaką stawia nabłonek pęcherzyków płucnych metalom ciężkim oraz
związkom toksycznym, kadm z łatwością przedostaje się do krwioobiegu. Wydaje
się prawdopodobnym iż pierwiastek ten jest transportowany bądź w formie kationu
bądź w formie zchelatowanej przez glutation czy cysteinę z wykorzystaniem
kanałów i transporterów przeznaczonych dla innych jonów i biomolekuł.
PRZEWÓD POKARMOWY
Stopień wchłaniania przedostających się wraz z zanieczyszczonym pokarmem
związków kadmu ze światła przewodu pokarmowego zależy od wielu czynników
takich jak stan fizjologiczny organizmu a także metabolizm innych pierwiastków.
Badania wskazują iż w warunkach niedoboru w diecie żelaza dochodzi do
zwiększonego poboru kadmu natomiast w diecie pełnowartościowej pobór
kadmu na drodze pokarmowej jest znacznie zredukowany. Związane jest to z
wykorzystywaniem do transportu kadmu kanałów DMT-1 które w normalnych
warunkach zaangażowana są w pobór żelaza oraz innych jonów dwuwartościowych takich jak miedź, wpań czy cynk.
Biotransformacja Kadmu
Zaabsorbowany kadm przedostaje się do krwi skąd w większości transportowany
jest do komórek wątroby i nerek, obfitujących w białko wiążące kadm-
metallotioneinę. Kadm w kompleksie z metallotioneiną cechuje się dużo mniejszą
toksycznością co przy braku ścieżek metabolicznych pozwalających na degradację
kadmu do form mniej toksycznych stanowi dobrą alternatywę. Równocześnie związanie kadmu z metallotioneiną skutkuje wydłużeniem czasu rezydencji w
organizmie co może sprzyjać transformacjom nowotworowym.
DROGI USUWANIA KADMU Z ORGANIZMU
Kadm w znacznym stopniu zatrzymywany jest w tkankach organizmu i tylko
niewielki procent kompleksu metallotioneina-kadm usuwany jest wraz z moczem.
Równocześnie nie wchłonięty ze światła przewodu pokarmowego kadm usuwany
jest wraz kałem oraz w małym stopniu wraz z wydzielinami gruczołów skórnych.
35. Mechanizmy transportu trucizny przez blonykomórkowe:
Transport ksenobiotyków przez błony biologiczne odbywa się
przez:
1) transport bierny (dyfuzja bierna),
2) transport przez pory (absorpcja konwekcyjna),
3) transport ułatwiony,
4) transport aktywny,
5) transport przez pary jonowe,
6) endocytozę.
36. Reakcje metabolizmu fazy I biotransformacji:
I faza - do ksenobiotyków wprowadzana jest polarna grupa reaktywna (funkcyjna). Zachodzi utlenianie i redukcja oraz hydroliza (degradacja), której ulegają grupy bardziej hydrofilowe np. -COOH, -NH2, -OH
W katalizie tego etapu uczestniczą współdziałające z układem cytochłonnym P450 enzymy mikrosomalne hepatocytów (monooksydazy).
Reakcje uwalniają:
-wolne rodniki i RFT (reaktywne formy tlenu)
-substancje silnie elektrofilowe
-naprężone pierścienie trójczłonowe
Powstałe związki prowadzą do m.in. zmian w strukturze DNA i RNA, peroksydacji lipidów.
37. Sposoby wydalania trucizn z organizmu
Substancje obce wydalają się z organizmu w postaci nie zmienionej lub jako polarne metabolity.W zależności od właściwości fizykochemicznych trucizn eliminacja następuje z moczem, żółcią lub wydychanym powietrzem. Mniejsze ilości substancji wydalają się także ze śliną, potem, Melkiem. Praktycznie każdy związek chemiczny wydala się kilkoma drogami
Wydalanie z moczem
U człowieka i ssaków lądowych największą rolę odgrywa wydalanie ksenobiotyków przez nerki. Z moczem wydalane są substancje dobrze rozpuszczalne w wodzie, o małej masie cząsteczkowej. Do takich związków należy większość leków, insektycydów, fluorków, stront, selen, beryl, kadm, chrom oraz związki nieorganiczne rtęci.
Wydalanie substancji z organizmu związane jest z 3 procesami jakie zachodzą w nerkach: przesączaniem kłębuszkowym, wchłanianiem zwrotnym i wydzielaniem kanalikowym.
Wydalanie z żółcią
Wątroba ze względu na swoje funkcje detoksykacyjne i wydzielnicze, odgrywa role filtra chroniącego organizm przed działaniem wielu trucizn. Substancje wchłanianie z przewodu pokarmowego trafiają najpierw do wątroby, a dopiero potem do osocza. W narządzie tym mogą wiązać się z białkami, ulegać biotransformacjom lub zostać wydalone z żółcią.
Z żółcią wydalamy: insektycydy, dioksyny, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, hormony steroidowe, leki(atropina, morfina, chlorotiazyd), oraz połączenia wielu związków organicznych z glicyną, kwasem glukuronowym i kwasem siarkowym. Niektóre alkaloidy wydalane są w postaci połączeń z kwasami żółciowymi. Metale wydalane z żółcią to mangan, srebro, związki organiczne rtęci, arsenu czy cynku.
Inne drogi wydalania
Ksenobiotyki mogą być wydalane wraz z powietrzem. Mowa tu przede wszystkim o substancjach lotnych takich jak eter etylowy lub olejki eteryczne.
Wydalanie tą drogą można zwiększyć przyśpieszając oddech oraz zwiększając ukrwienie płuc.
Kontrola stężenia etanolu w wydychanym powietrzu jest stosowana w celu stwierdzania stanu trzeźwości.
Wydalać toksyny możemy również przez skórę, wraz z potem (tu znów swą obecność zaznacza etanol, ale także kwas benzoesowy, ołów, rtęć, żelazo).
Przez ślinę wydalamy głównie leki: penicylinę, barbiturany, kwas salicylowy. Możemy tą drogą wydalać również metale(ołów, kadm, stront) oraz nikotynę.
Ważną drogą wydalania, mając na względzie zdrowie noworodków i niemowląt jest wydalanie trucizn wraz z mlekiem. W mleku mogą występować: barbiturany, tetracykliny, diazepam, tyreostatyki, etanol, nikotyna, insektycydy, metyl ortęć, stront i jod
38. przyczyny powstawania i negatywne skutki dzialania reaktywnych form tlenu na organizm czlowieka
Wbrew pozorom tlen nie wchodzi łatwo w reakcje chemiczne. Tlen, reagując z innymi pierwiastkami, utlenia je sam ulegając redukcji. Pełna redukcja dwuatomowej cząsteczki tlenu O2 oznacza przyłączenie czterech protonów H+ powstają dwie cząsteczki wody, związku, w którym tlen jest jeszcze bardziej stabilny jako gaz. Reaktywne formy tlenu to produkty częściowej, niekompletnej redukcji tlenu. Jeśli cząsteczka tlenu przyłączy tylko jeden elektron, powstaje anionrodnik ponadtlenkowy O2-. Twór ten jest jonem ujemnym, czyli anionem, którego ładunek ujemny pochodzi od elektronu. Zawiera on nieparzysty, niesparowany elektron. Inną reaktywną formą tlenu (lecz nie wolnym rodnikiem) jest nadtlenek wodoru H2O2. Jest on produktem przyłączenia dwóch elektronów (i dwóch protonów) do cząsteczki tlenu. Jego roztwór jest dobrze znany jako woda utleniona; jest on wytwarzany bezpośrednio przez niektóre enzymy lub w wyniku rozpadu anionrodnika ponadtlenkowego. Redukcja nadtlenku wodoru H2O2 daje rodnik wodorotlenkowy HO, może on powstać w wyniku reakcji nadtlenku wodoru z jonami żelaza lub miedzi. To on obecnie uważany jest za najbardziej niebezpieczną postać tlenu (najbardziej reaktywną postać tlenu).
Reaktywne formy tlenu są nieodłącznymi produktami ubocznymi metabolizmu tlenowego. Niebezpieczeństwo związane z ich powstawaniem w komórkach wiąże się z tym, że wchodząc w niespecyficzne reakcje ze składnikami komórek, uszkadzają je.
Rodnik wodorotlenkowy atakuje każdą cząsteczkę organiczną, jaką napotka, przyłączając się do niej lub odłączając od niej atom wodoru. W efekcie zaatakowana cząsteczka sama staje się wolnym rodnikiem, czyli posiadaczem niesparowanego elektronu, zmuszającego ją do reakcji z innymi cząsteczkami, z którymi normalnie nie reaguje.
Reaktywne formy tlenu przede wszystkim utleniają białka. Zagrożenie zależy od funkcji jaką konkretnie białko pełni. W każdym razie utrata aktywności enzymów, transporterów błonowych, czy białek regulatorowych na pewno nie jest dla organizmu obojętna.
Jeszcze poważniejsze konsekwencje pociąga za sobą modyfikacja zasad azotowych wchodzących w skład DNA, które mogą na przykład wyzwolić kaskadę reakcji prowadzących w efekcie do nowotworów. Najbardziej znanym przykładem uszkadzania składników komórek przez reaktywne formy tlenu jest peroksydacja lipidów. W żywym organizmie „jełczeją” wielonasycone kwasy tłuszczowe wchodzące w skład błon komórkowych. A przecież to błona komórkowa, z jednej strony, chroni komórkę przed niebezpieczeństwami, a z drugiej strony, zapewnia dopływ wszystkiego, co niezbędne komórce do normalnego życia.
Oczywiście organizm nie jest bezbronny wobec szkodliwych działań reaktywnych form tlenu. Każda komórka ma do dyspozycji nie tylko enzymy obronne rozkładające wolne rodniki, ale także związki, które, jak kaskaderzy, wystawiają się na działanie reaktywnego tlenu, w ten sposób chroniąc przed nim cząsteczki komórki naprawdę ważne. Nazywa się je przeciwutleniaczami lub antyoksydantami, ponieważ zapobiegają przede wszystkim reakcjom utleniania. Należą do nich: witaminy A,C,E; a także glutation. Są nimi też kwas moczowy i bilirubina (produkty przemiany materii). Dzięki specyficznym białkom wiążącym jony żelaza lub miedzi (niezbędne do powstania rodnika wodorotlenowego),w płynach ustrojowych zdrowego człowieka nie wykrywa się znaczących ilości wolnych jonów żelaza i miedzi. Organizm broni się przed wolnymi rodnikami także w sposób pośredni, naprawiając, bądź eliminując te składniki komórek, które zostały uszkodzone. Naprawia się przede wszystkim DNA, co zapewniają wyspecjalizowane układy azotowe i nukleotydy, które są następnie wydalane z moczem. Każdego dnia reaktywne formy tlenu uszkadzają przeciętnie 10 tys. razy DNA w każdej komórce człowieka. Ponieważ w ludzkim ciele bezustannie powstają reaktywne formy tlenu, organizm może funkcjonować prawidłowo tylko wtedy, gdy mechanizmy obronne są wystarczająco sprawne. Ich efektywność maleje z wiekiem. Powstawanie reaktywnych form tlenu jest nieuniknioną konsekwencją własności chemicznych cząsteczek, z których zbudowany jest organizm. Organizm potrafi je wykorzystać także do celów pożytecznych, na przykład obrony przed mikroorganizmami czy pasożytami. Organizm działa sprawnie, gdy istnieje równowaga między szkodliwymi reaktywnymi formami tlenu a pożytecznymi antyoksydantami.
Organizm działa sprawnie, gdy istnieje równowaga między szkodliwymi reaktywnymi formami tlenu a pożytecznymi antyoksydantami.
Zaburzenia tej równowagi określa się mianem stresu oksydacyjnego. Umiarkowany stres towarzyszy wielu sytuacjom życiowym uważanym za normalne. Na przykład intensywny wysiłek oznacza kilkudziesięciokrotny wzrost intensywności oddychania i tym samym odpowiedni wzrost szybkości wytwarzania O2-.
Także paląc papierosy przy każdym zaciągnięciu się wprowadzamy do płuc około 1015 wolnych rodników. Pijąc alkohol zwiększamy poziom wytwarzania reaktywnych form tlenu przez enzymy metabolizujące etanol, zwłaszcza w wątrobie. Stres oksydacyjny związany jest z wieloma chorobami np. miażdżyca – utlenianie lipoprotein osocza krwi przez reaktywne formy tlenu jest jednym z najważniejszych etapów powstawania tej choroby. U chorych na cukrzycę bardzo często dochodzi do groźnych powikłań, na przykład w postaci uszkodzenia siatkówki czy nerek. Częściowo odpowiedzialne są za to reaktywne formy tlenu, które z powodu podwyższonego poziomu glukozy wytwarzane są w nadmiarze. Reaktywne formy tlenu, uszkadzając DNA, przyczyniają się do powstawania nowotworów. Mutacje genu kodującego dysmutazę ponadtlenkową związane są z nieuleczalną dotąd chorobą – stwardnieniem bocznym zanikowym. Także w chorobie Aizheimera pojawiają się duże ilości reaktywnych form tlenu, które wytwarzane są przez złogi amyloidu, białka obecnego w mózgu chorych osób. U osób zainfekowanych wirusem HIV wyraźnie spada stężenie ważnego antyoksydanta – glutationu w zaatakowanych komórkach układu odpornościowego.
Do powstawania reaktywnych form tlenu w organizmach żywych przyczynia się skażenie ozonem,NO,NO2,dymem tytoniowym. Ozon występujący w warstwie atmosfery ma wielkie pożyteczne znaczenie w naszym życiu (chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem UV). Ale ozon znajduje się również w przyziemnej warstwie atmosfery. W „naturalnych” warunkach występuje w małych ilościach w powietrzu wdychanym (0,03 ppm). Na skutek niektórych rodzajów ludzkiej działalności wzrasta stężenie przyziemnej warstwy ozonu do tego stopnia, że staje się on szkodliwy dla naszego zdrowia, dla zwierząt, roślin i materiałów codziennego użytku.
39. Efekty działania ołowiu na organizm człowieka.
Ołów i kadm należą do metali ciężkich powszechnie występujących w środowisku człowieka. Mimo niepełnych danych epidemiologicznych dotyczących skutków środowiskowego narażenia na działanie ołowiu w Polsce, zwraca uwagę wzrost standaryzowanego wskaźnika umieralności w populacji zamieszkującej obszary ekologicznego zagrożenia i występowanie dodatniej liniowej zależności między liczbą zgonów i zawartością ołowiu w pyle.
Do organizmów zwierzęcych i człowieka ołów dostaje się:
a) drogą pokarmową:jest zawarty w wodzie, pożywieniu a także przez używanie naczyń glazurowanych ołowiem.
b) oddechową lub przez skórę.
Jest absorbowany głównie w płucach (ok. 35%) i przewodzie pokarmowym (2-16%) wydalany głównie z moczem i kałem ( 16%).
Akumulowany jest przede wszystkim w kościach (ok. 90%).
Z występowaniem ołowiu w środowisku wiąże się problem szkodliwego działania małych dawek tego metalu. Obecnie uważa się, że nie istnieje poziom progowy dla toksycznego działania ołowiu i że metal ten w zakresie nawet bardzo niskich stężeń we krwi może oddziaływać niekorzystnie, szczególnie na młode organizmy. Narządami krytycznymi dla toksycznego działania ołowiu są nerki i mózg, a specyficzność narządowa działania ołowiu ma związek z obecnością białka wiążącego ołów. W efekcie długotrwałej ekspozycji na duże dawki ołowiu często występuje gruczolakorak nerki. Rozważane są różne mechanizmy rakotwórczego działania ołowiu, chociaż dla żadnego z nich nie zgromadzono dostatecznej liczby dowodów.
W wysokich stężeniach ołów działa genotoksycznie, prawdopodobnie przez wpływ na aktywność enzymów istotnych w syntezie i/lub naprawie DNA. Przypuszcza się, że niehistonowe proteiny, biorące udział w tworzeniu jądrowych ciał wtrętowych lub kompleksów ołowiowo-białkowych, mogą zmieniać funkcje genetyczne.
Wpływ ołowiu na układ krwiotwórczy oraz ośrodkowy i obwodowy układ nerwowy jest znany, podobnie jak objawy żołądkowo-jelitowe, mięśniowo-szkieletowe i endokrynne w zatruciu tym metalem. Przedłużająca się ekspozycja może powodować zaburzenia w reprodukcji i nadciśnienie. Ołów zwalnia przewodnictwo nerwowe, wpływa na homeostazę wapnia i jest inhibitorem wielu enzymów.
Wpływ metali ciężkich na układ immunologiczny jest wielokierunkowy, nie do końca poznany i wymaga dalszych badań.
W dużym skrócie:
Stężenie ołowiu w surowicy mniejsze niż 10 μg/L jest uważane za bezpieczne
Losy ołowiu w organizmie
Kumuluje się w organizmie
25-40% przenika do tkanek miękkich
około 15% do kości
pozostała ilość jest wydalana
W tkankach miękkich przebywa do 30 dni w kościach przebywa do 20 lat
Działanie neurotoksyczne
Wiążąc się z grupami tiolowymi i sulfhydrolowymi enzymów zaburza ich działanie
wypiera z enzymów inne metale
zaburza równowagę elektrolitową enzymów
zaburza syntezę dopaminy i GABA
upośledzenie umysłowe dziecka
upośledzenie procesów poznawczych
rzadko - zaburzenia behawioralne (agresja)
zwolnienie przewodnictwa w nerwach ruchowych
Układ krwiotwórczy
Zaburza syntezę hemu
skraca czas przeżycia erytrocytów
Układ wydzielania wewnętrznego
Hamuje hydroksylację 25-(OH)2 - witaminy D
opóźnienie uwapnienia kości
Układ wydalniczy
uszkodzenie nerek pod postacią śródmiąższowego zwłóknienia i zmian zanikowych kanalików I rzędu
Układ krążenia
nadciśnienie
Układ rozrodczy
Poronienia
niska masa urodzeniowa noworodków
zmniejszenie liczby plemników
zmniejszenie ruchliwości plemników
Narządy zmysłów
Hamuje syntezę rodopsyny - uszkadza wzrok
upośledza słyszenie wysokich tonów
40. wymien wspolczesne przyczyny zatruc + podaj przyklady
W Polsce rejestruje się ponad 20 tys. zatruć:
-tleki - 50 - 60% (barbituriany, salicylany, benzodiozepiny), np. w czasie procesów technologicznych, wyrób szkła, emalii, lakierów, konserwacja skór i drewna
-tlenek węgla - 10 - 20%, np. wadliwe piece kaflowe i instalacje gazowe, spaliny samochodowe nagromadzone w zamkniętym garażu
-alkohol etylowy - 5 -10%, leki
-pestycydy - 3 -5%, np. pryskane owoce, produkty spożywcze zawierające owoce i warzywa
ŹRÓDŁA EMISJI RTĘCI DO ŚRODOWISKA
2.1. Naturalne źródła rtęci w środowisku
Powszechnie uważa się, że rtęć i jej związki są zawsze obecne w środowisku naturalnym,
stanowiąc tzw. tło rtęci. Wszelkie wartości stężeń wyższe od tła stanowią zanieczyszczenie
środowiska [Wojnar, Wisz 2006].
Głównymi naturalnymi źródłami rtęci w środowisku są wybuchy wulkaniczne, wyziewy
podwodne, odparowanie rtęci z powierzchni lądów i oceanów oraz wietrzenie
i erozja minerałów zawierających ten metal (złoża występują w różnego rodzaju skałach
osadowych, w wierzchnich warstwach skorupy ziemskiej). Erozyjna działalność czynników
zewnętrznych jest najsilniejsza w poziomach przypowierzchniowych, w których rtęć występuje
najczęściej. Te naturalne uwarunkowania sprzyjają szybkiemu i skutecznemu uwalnianiu
rtęci do środowiska. Naturalnymi źródłami emisji rtęci do powietrza są ponadto procesy
geotermiczne oraz wegetacja roślin.
2.2. Emisja przemysłowa rtęci i jej związków
Antropogeniczne emisje rtęci do środowiska są mniejsze od emisji naturalnych, jednak
wokół miejsc lokalnej podwyższonej emisji rtęci antropogenicznej źródła naturalne mają
znikome znaczenie. Globalna emisja rtęci ze wszystkich źródeł, zarówno naturalnych jak
i antropogenicznych, wynosi ok. 4400–7500 ton rocznie. Spalanie węgla jest jednym z podstawowych procesów zanieczyszczenia środowiska rtęcią, a wśród istniejących instalacji spalania węgla za dominujące w zanieczyszczeniu atmosfery uznaje się ciepłownictwo komunalne i indywidualne. Większość związków rtęci w węglu (65% do 70%) występuje w połączeniu z siarką, najczęściej pirytem. Rtęć występuje również z popiołem mineralnym i z frakcją organiczną w węglu, co stanowi pozostałe 30% do 35%. Istotnym źródłem rtęci są zakłady przemysłowe przeprowadzające przestarzałe procesy technologiczne, a także nieprawidłowo zabezpieczone składowiska niektórych odpadów i zakłady ich unieszkodliwiania.
Zwiększone stężenia rtęci notowane są również wokół hut metali kolorowych, zakładów
przemysłu papierniczego, chloro-sodowego i farmaceutycznego oraz produkcji lamp wyładowczych
(rtęciowych), urządzeń pomiarowych (termometrów i manometrów rtęciowych),
baterii i elementów uzbrojenia Dawniej duże ilości rtęci dostawały się do środowiska w wyniku działalności rolniczej. Stosowano specjalne rtęciowe zaprawy nasienne, które chroniły nasiona przed chorobami powodowanymi przez grzyby. W późniejszym okresie zakazano jednak stosowania tych
środków. Jako przemysłowe źródła zanieczyszczenia rtęcią można wymienić także procesy
otrzymywania cementu i wapna, rafinacji ropy naftowej, produkcji smoły i asfaltu oraz wytwarzanie
koksu. Rtęć stosowana jest także m.in. do produkcji farb ochronnych i amalgamatów dentystycznych.
Używana jest jako katalizator przy produkcji niektórych tworzyw sztucznych. W tabeli 1 przedstawiono ilość rtęci w wybranych odpadowych produktach
zawierających ten metal.
Migracja rtęci w układzie powietrze – gleba – roślina
Tabela 1. Ilość rtęci w strumieniu odpadów z produktów zużytych w krajach UE-25 w 2005 r.
Rtęć z emisji przemysłowych w większości dostaje się do powietrza atmosferycznego.
W dalszej kolejności może się dostawać do wody i gleby w wyniku suchej i mokrej depozycji.