Ostatnie dziesięciolecia upłynęły pod znakiem szybkiego rozwoju technologicznego, co diametralnie podniosło komfort życia ludzi. Rozwój ten jest okupiony jednak znacznym zanieczyszczeniem środowiska. Na ten aspekt nie zwracano początkowo zbyt dużej uwagi, zwłaszcza w krajach rozwijających się, w których potrzeba wzrostu gospodarczego spychała na dalszy plan myślenie o kontroli emisji i ograniczaniu zanieczyszczeń. Dopiero teraz zaczynamy zdawać sobie sprawę, że zaniechania doszły do punktu, z którego ciężko będzie się cofnąć. W środowisku mamy do czynienia z nadmiarem metali ciężkich, takich jak rtęć, ołów czy kadm, co zakłóca homeostazę wewnątrz naszych komórek, powoduje uszkodzenie lipidów, białek, enzymów i materiału genetycznego (DNA).
Dlaczego nadmiar metali ciężkich w środowisku jest tak szkodliwy dla zdrowia?
Bardzo wiele toksycznych związków, które nie tylko są zbędne, ale wręcz trujące na stałe weszło do ekosystemu. Nawet jeśli ich stężenia nie są na tyle duże, aby wywoływać ostre zatrucie, to powodują długofalowe skutki związane z przewlekłym narażeniem na ich działanie.
Nadmiar metali ciężkich, takich jak rtęć, ołów czy kadm może powodować nieprawidłowe działanie procesów komórkowych poprzez wypieranie niezbędnych nam metali z ich odpowiednich miejsc.
Nadmiar rtęci, ołowiu czy kadmu zakłóca homeostazę wewnątrz naszych komórek, powoduje uszkodzenie lipidów, białek, enzymów i materiału genetycznego (DNA) poprzez wytwarzanie wolnych rodników, które generują stres oksydacyjny charakteryzujący się zwiększoną produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) oraz reaktywnych form azotu (RNS). Przez to wyczerpują się wewnątrzkomórkowe zapasy przeciwutleniaczy (antyoksydantów). Metale ciężkie mają także hamujący wpływ na aktywność enzymów związanych z metabolizmem i detoksykacją reaktywnych form tlenu.
Metale ciężkie występują w środowisku również naturalnie. Rtęć (Hg, łac. Hydrargyrum, czyli „wodne srebro”) jest w nim obecna m.in. w wyniku ścierania się skał, erozji gleby, czy wybuchów wulkanów. Szacuje się, że jest to około 2700-6000 ton rocznie.
Najwyższym zagrożeniem jest zanieczyszczenie antropogeniczne (powodowane przez działalność człowieka) w wyniku wydobycia i spalania paliw kopalnianych, wytapiania rud metali, spalania odpadów stałych, wypuszczania ścieków przemysłowych, a także emisji z urządzeń: baterii, lamp, termometrów oraz stosowania amalgamatów.
Rtęć znana była od zamierzchłych czasów. Rzymianie wykorzystywali ją do ługowania złota i srebra z piasków rzecznych, była też używana jako barwnik (cynober), a tlenek rtęci stanowił czerwony barwnik w kosmetykach. W medycynie dawno temu stosowana była jako składnik leków do leczenia kiły, a w związku z chlorem jako środek odrobaczający, czy składnik proszków do czyszczenia zębów. Wykorzystywano ją też do produkcji luster. Wszystko to działo się w czasach, gdy nie zdawano sobie sprawy z jej toksyczności. W latach 70-tych XX w. produkowano około 10 tys. ton rtęci rocznie, potem w wyniku zwrócenia uwagi na zanieczyszczenie środowiska produkcja gwałtownie spadła i teraz osiąga około 2,5 tys. ton rocznie. W Polsce szacuje się ją na 1-2 ton rocznie.
Zagrożenia związane ze wzmożonym narażeniem na związki rtęci
Rtęć zajmuje trzecie miejsce na świecie (za ołowiem i arsenem) na liście najbardziej toksycznych pierwiastków lub substancji, którymi wskutek działalności człowieka zanieczyszczone jest środowisko. Nie ulega biodegradacji, a ze względu na swoją dużą lotność może się przemieszczać na duże odległości.
Rtęć trafia do środowiska w formie rtęci metalicznej, związków nieorganicznych i związków organicznych. W wyniku reakcji chemicznych związki te przechodzą jedne w drugie już w środowisku. To z jakim związkiem będziemy mieć do czynienia determinuje zniszczenia, jakie mogą się dokonać w organizmie. Dzieje się tak dlatego, że różne formy są inaczej transportowane i metabolizowane w organizmie – kumulują się i wywołują szkody w odmiennych miejscach. Znaczenie dla toksyczności związków rtęci ma również droga, którą pierwiastek dostał się do organizmu: przez układ oddechowy, skórę czy układ pokarmowy.
Zakres wykorzystywania rtęci w gospodarce
Rtęć jest stosowana przy produkcji baterii alkalicznych, lamp fluorescencyjnych, lamp rtęciowych, w przemyśle chloroalkalicznym (elektrolityczne otrzymywanie chloru i wodorotlenku sodowego) oraz chemicznym (produkcja farb, katalizator w procesach chemicznych). Stosowana jest także w urządzeniach kontrolno-pomiarowych (termometry, zawory ciśnieniowe, przepływomierze), w preparatach dentystycznych (amalgamaty), w lekach (maści, szczepionki) oraz w niewielkich ilościach w laboratoriach.
W ww. miejscach oraz przy wydobywaniu i przeróbce rudy cynobrowej, która zawiera siarczek rtęci) następuje narażenie zawodowe na pary rtęci elementarnej i związki nieorganiczne tego pierwiastka.
Konsekwencje narażenia na działanie par rtęci (rtęć elementarną)
Rtęć elementarna nie stanowi aż takiego zagrożenia w kontakcie ze skórą (wchłanianie na poziomie 3%) i nawet z przewodem pokarmowym (wchłanianie poniżej 0,1%), za to jest szczególnie niebezpieczna jako pary rtęci dostające się do układu oddechowego i płuc (wchłanianie na poziomie 80%). Okres półtrwania wchłoniętej w ten sposób rtęci to około 40 dni – zależy to od metabolizmu (wydalana jest przez nerki z moczem).
Narażenie zawodowe na pary rtęci może wywołać zatrucie ostre, manifestujące się głównie jako zapalenie oskrzeli, oskrzelików i śródmiąższowe zapalenie płuc. Zgon następuje z powodu niewydolności oddechowej.
Dodatkowo występują inne objawy:
- krwotoczne zapalenie jelit z odwodnieniem i ostrą niewydolnością krążenia,
- ślinotok,
- zapalenie błony śluzowej jamy ustnej i gardła,
- objawy uszkodzenia nerek i układu nerwowego.
Po narażeniu na pary rtęci o dużym stężeniu obserwowano wiele skutków ze strony układu nerwowego, m.in.:
- drżenia,
- chwiejność emocjonalną,
- bezsenność,
- zaburzenia pamięci,
- polineuropatie,
- zaburzenia w funkcjach poznawczych i motorycznych,
- ubytki słuchu,
- zaburzenia widzenia.
Prawdopodobne jest cofnięcie się uszkodzeń ze strony układu ruchowego, podczas gdy zaburzenia funkcji poznawczych, a zwłaszcza pamięci mogą być długotrwałe lub wręcz nieodwracalne. Obecność mniejszych dawek wdychanych przez długi czas daje objawy ze strony innych narządów.
Działanie neurotoksyczne przy przewlekłych zatruciach parami rtęci
Zatrucie przewlekłe wynika z faktu, że rtęć elementarna przechodzi z pęcherzyków płucnych do krążenia i ma zdolność do przenikania bariery krew-mózg oraz bariery łożyska.
Gdy, dzięki działaniu enzymów, rtęć elementarna zostaje w organizmie przekształcona do formy jonowej, to jej zdolność do przekraczania barier gwałtownie maleje. Jakie to ma znaczenie? Ta zmiana może zostać już dokonana w osoczu i w czerwonych ciałkach krwi, co nieco zmniejszy jej dojście do ośrodkowego układu nerwowego. Natomiast rtęć elementarna, która przekracza barierę krew-mózg właśnie tam zostanie przekształcona, a co za tym idzie nie będzie mogła zostać łatwo usunięta (straci zdolność przenikania bariery) i zacznie się kumulować w mózgu, powodując uszkodzenia. W tej postaci ma zdolność wiązania się z enzymami biorącymi udział w przekazywaniu impulsów nerwowych i blokowania ich działania.
Działanie neurotoksyczne par rtęci jest dobrze poznane. Zmiany w układzie nerwowym występują jako:
- tzw. eretyzm rtęciowy: nadpobudliwość; zaburzenia snu, koncentracji i uwagi; drżenia kończyn; bóle głowy;
- przewlekła encefalopatia to zaburzenia móżdżkowe: zaburzenia chodu przy zamkniętych oczach, upośledzenie statyki, adiadochokineza (niezdolność do wykonywania naprzemiennych ruchów w odpowiednim tempie), niezborność w kończynach, często zaburzona jest czynność bioelektryczna mózgu;
- zespoły psychoorganiczne: upośledzenie koordynacji sensomotorycznej, upośledzenie świeżej pamięci, objawy otępienne.
Mimo przerwania styczności z rtęcią obserwuje się tendencję do nasilania się zmian w układzie nerwowym, zwłaszcza w postaci objawów psychoorganicznych. Szczególnym zespołem objawów jest akrodynia, występująca głównie u dzieci. Charakteryzuje się ona bólem obwodowych części ciała, rumieniem kończyn i nosa, zapaleniem wielonerwowym. Może jej towarzyszyć anoreksja, fotofobia i obfite pocenie się. Obserwowano też tachykardię, wzrost ciśnienia krwi, zmniejszenie siły mięśniowej i osłabienie odruchów.
Uwaga na amalgamaty stomatologiczne
Amalgamaty stomatologiczne to stopy zawierające w swoim składzie około 50% Hg oraz srebro, miedź, cynk i cynę. Stosowano je głównie ze względu na cenę, trwałość i efekt bakteriostatyczny.
Tarcie, żucie oraz wzrost temperatury mogą powodować uwalnianie się rtęci, zwłaszcza w ciągu pierwszego tygodnia od założenia amalgamatu.
Wielu badaczy zauważyło wzrost stężenia rtęci we krwi, kale i moczu u osób z amalgamatami. Stwierdzono też dwukrotnie wyższy poziom rtęci we włosach, krwi, paznokciach i moczu personelu stomatologicznego pracującego z tym rodzajem wypełnień.
Ciekawostka! Zauważono wyższy poziom przeciwciał przeciwko tyreoglobulinie u pacjentów z wypełnieniami amalgamatowymi. Dodatkowo stężenia hormonów tarczycy T4 i T3 oraz Ft3 zmniejszają się przy większej ekspozycji na rtęć.
Konsekwencje spożywania nieorganicznych soli rtęci
Narażenie na tą formę rtęci jest głównie związane z pracą w przemyśle, jednakże jest ona także obecna w lekach stosowanych zewnętrznie w dermatologii oraz w środkach antyseptycznych.
Jak już wspomnieliśmy rtęć metaliczna zostaje w organizmie zmieniona w formę jonową i jako taka jest kierowana do nerek, w celu wydalenia jej z moczem. To samo dzieje się w przypadku przyjęcia soli nieorganicznych z zewnątrz.
Sole nieorganiczne wchłaniają się z przewodu pokarmowego w ilości 5-10% dawki u dorosłych. Nie robiono badań na dzieciach, ale w modelu zwierzęcym wykazano, że noworodki szczurów miały wchłonięte 38% podanej dawki w stosunku do 1% u osobników dorosłych. Możemy więc podejrzewać , że dzieci są o wiele bardziej narażone na toksyczność tych związków.
Spożycie nieorganicznych soli rtęci powoduje:
- ślinotok,
- pieczenie w przełyku,
- wymioty,
- krwawą biegunkę,
- martwicę błony śluzowej jelit,
- uszkodzenie czynności nerek prowadzące do bezmoczu i uremii.
Oszacowana dawka śmiertelna dla człowieka o masie ciała 70 kg wynosi 10 ÷ 42 mg Hg/kg.
Miejscem kumulacji rtęci są nerki – uważana jest za metal nefrotoksyczny, który uszkadza kłębki i kanaliki nerkowe. Objawy uszkodzenia nerek w wyniku narażenia na umiarkowane stężenia rtęci są z reguły odwracalne i są głównie następstwem aktualnego wchłaniania rtęci.
Uwaga na ryby, owoce morza oraz grzyby!
Głównym źródłem narażenia na rtęć organiczną jest żywność (metylortęć) oraz leki i kosmetyki (etylortęć – składnik konserwantu tiomersalu).
Szczególnie duża jest zawartość metylortęci w rybach (zwłaszcza drapieżnych) i owocach morza (najwięcej w ośmiornicach i krabach).
Dzieje się tak dlatego, że rtęć metaliczna jest przekształcana przez drobnoustroje właśnie w tą formę organiczną i jako taka, z wodą i pokarmem, dostaje się do organizmów morskich.
Okres półtrwania związków rtęci w organizmach ryb wynosi nawet kilkaset dni, dlatego najwięcej jej znajduje się w rybach drapieżnych (tuńczyk, miecznik, szczupak, rekin: zjadają mniejsze ryby i kumulują ich rtęć) oraz najstarszych osobnikach. Liczy się też miejsce połowu – ryby oceaniczne z wód głębokich będą miały mniejsze stężenia tego pierwiastka w mięsie.
Drugim pod względem stężenia rtęci źródłem narażenia człowieka mogą być grzyby rosnące w warunkach naturalnych na skażonych terenach.
Rtęć eliminowana jest z ustroju z kałem, moczem i niewielkie ilości poprzez układ oddechowy. Połknięta rtęć metaliczna i nieorganiczna w związku z tym, że wchłania się słabo, zostaje w przeważającym procencie wydalona z kałem. W przewlekłym narażeniu wzrasta jej ilość eliminowana z moczem.
Pochodne organiczne rtęci, jako konserwanty w szczepionkach i kosmetykach!
Pochodne organiczne rtęci są łatwo wchłaniane zarówno przez układ oddechowy, skórę, jak i układ pokarmowy. Najbardziej toksyczna jest metylortęć (pisaliśmy o niej wyżej, obecna jest m.in. w rybach, owocach morza, grzybach) i jako rozpuszczalna w tłuszczach szybko przenika barierę krew-mózg i barierę łożyskową, znajdujemy ją też w mleku matki.
Biologiczny okres półtrwania metylortęci to 44-80 dni. Kumuluje się więc w tkance mózgowej, układzie sercowo-naczyniowym, nerkach, układzie immunologicznym i rozrodczym.
Synteza organicznych związków rtęci nie zachodzi u ludzi ani w tkankach ssaków. Obserwowano natomiast w niewielkim stopniu proces metylacji rtęci przy udziale bakterii obecnych w jelitach i jamie ustnej.
Etylortęć to związek używany ze względu na jego właściwości bakterio- i grzybobójcze. Tiomersal, w skład którego wchodzi 49,6% etylortęci był więc powszechnie używany jako konserwant w szczepionkach i kosmetykach. W 1998 roku FDA zakazała jego stosowania ze względu na potencjalne zagrożenie dla centralnego układu nerwowego. Wycofano go z większości, lecz nie z wszystkich szczepionek.
W Polsce Tiomersal znajdujemy jeszcze m.in. w szczepionkach przeciwko krztuścowi, błonicy i tężcowi. Warto także sprawdzać składy kosmetyków do makijażu, zwłaszcza cieni do powiek, kosmetyków do demakijażu oraz płynów do soczewek!
Naukowcy w przeważającej większości (ale nie wszyscy) uważają, że nie ma to związku z chorobami o podłożu neurologicznym i psychicznym u dzieci. Aczkolwiek wprowadzanie do organizmu jakiejkolwiek ilości rtęci z uwagi na niebezpieczeństwa związane z tym pierwiastkiem wydaje się bezzasadne. Etylotrtęć prawdopodobnie jest metabolizowana w organizmie do związków nieorganicznych i jako taka łączy się z grupami tiolowymi (siarkowymi) glutationu, a potem cysteiny (składnika białek komórkowych) przez co powoduje uszkodzenia komórek. Wydaje się dziwne, że nie znajduję dokładnych danych dla metabolizmu etylortęci, gdyż jako produkt dodawany do leków powinna być jak najdokładniej zbadana przed użyciem, zwłaszcza u dzieci!
Toksyczny wpływ rtęci na układ rozrodczy
Udowodniono toksyczny wpływ rtęci na rozrodczość u zwierząt. U ludzi zauważono takie skutki, jak:
- impotencja,
- zmniejszenie liczby i ruchliwości plemników prowadzące do niepłodności,
- zwiększona ilość poronień u kobiet, których partnerzy byli zawodowo narażeni na rtęć.
Ekspozycja na rtęć jest także brana pod uwagę przy zaburzeniach miesiączkowania u kobiet.
Z uwagi na to, że rtęć przechodzi do łożyska, trzeba izolować kobiety planujące i będące w ciąży oraz karmiące od źródeł narażenia.
Jeśli chodzi o działanie rakotwórcze, to rtęć nie jest tak klasyfikowana. Donoszono jednak, że chlorek rtęci (II) działał mutagennie, a pary rtęci nie wykazują takiego działania.
Postępowanie w przypadku zatrucia rtęcią
W przypadku zatrucia rtęcią stosuje się płukanie żołądka, podaje się węgiel aktywny oraz chelatory, takie jak DMPS (dimerkaptopropanosulfon) oraz penicylaminę.
Z chelatorami trzeba jednak uważać w związku z tym, że mogą powodować redystrybucję tzn. przenoszenie w inne obszary chelatowanych metali. W ciężkich zatruciach związkami organicznymi zaleca się podanie cysteiny, N-acetylohomocysteiny oraz DMSA (kwas 2,3-dimerkaptobursztynowy).
Gdy zbadamy poziom rtęci we krwi, nie dowiemy się na jaki rodzaj dokładnie zostaliśmy narażeni, gdyż metylortęć znajduje się głównie w krwinkach czerwonych, a rtęć nieorganiczna rozkłada się prawie w równych częściach w osoczu i krwinkach. Za to wykonując pomiary na stężenie rtęci we włosach dowiemy się jakie było narażenie właśnie na metylortęć, bowiem prawie 90% obecnego tam pierwiastka pochodzi z metylortęci.
Stężenia w moczu są związane z narażeniem na rtęć nieorganiczną i pary rtęci, ponieważ metylortęć jest wydalana głównie z żółcią (jako kompleks z glutationem), z kałem (jako rtęć nieorganiczna) i około 10% z moczem (jako rtęć nieorganiczna).
Słowem podsumowania
Niestety współcześnie jesteśmy narażeni na nadmiar rtęci w środowisku. Warto uważać na to co jemy, jaką wodę pijemy, co kupujemy, wymienić plomby amalgamatowe na inne. A co zrobić, aby ograniczyć skutki oddziaływania na nasz organizm różnych metali ciężkich? O tym w kolejnych artykułach, już niebawem…
Bibliografia:
- Arif Tasleem Jan, Mudsser Azam, Kehkashan Siddiqui, Arif Ali, Inho Choi, Quazi Mohd. Rizwanul Haq „Heavy Metals and Human Health: Mechanistic Insight into Toxicity and Counter Defense System of Antioxidants”
- Kevin M.Rice, Ernest M. Walker, Miaozong Wu, Chris Gillette, Eric R. Blough „Environmental Mercury and Its Toxic Effects”
- Elżbieta Król-Pakulska, Cezary Pakulski „Rtęć – pierwiastek silnie toksyczny”
- Prof. dr hab. Andrzej Sapota, dr Małgorzata Skrzypińska-Gawrysiak „Pary rtęci i jej związki nieorganiczne”
- Karolina Kot, Danuta Kosik-Bogacka, Natalia Łanocha-Arendarczyk, Żaneta Ciosek „Wpływ związków rtęci na organizm człowieka”
- Renata Brodzka, Małgorzata Trzcinka-Ochocka „Rtęć we włosach – wskaźnik narażenia środowiskowego”
- Ewa Leśniewska, Małgorzata Iwona Szynkowska, Tadeusz Paryjczak „Główne źródła rtęci w organizmach ludzi nie narażonych zawodowo”
- Geier DA, Geier MR „An evaluation of the effects of thimerosal on neurodevelopmental disorders reported following DTP and Hib vaccines in comparison to DTPH vaccine in the United States.
- U.S.Department of Health and Human Services (Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry) „Toxicological profile for mercury”
- Jerzy Falandysz, Justyna Hałaczkiewicz “Zawartość rtęci w grzybach jadalnych na terenie Wyżyny Wieluńskiej”
- Elżbieta Anna Adamiak, Stanisław Kalembasa, Beata Kuziemska “Zawartość metali ciężkich w wybranych gatunkach grzybów jadalnych”
