Toxicitatea metalelor

Cadmiul

Forme predominante in sol

Cadmiul în sol poate fi găsit în forme care variază din punct de vedere a solubilitatii de la slaba

(sulfuri) la moderata (sulfat de cadmiu) si la foarte solubila (carbonat de cadmiu).

Evaluarea toxicitatii

Surse de Cadmiu

Principala poarta de intrare a Cadmiului in mediu este prin aer. In aer cadmiul ajunge sub forma

de particule material in urma emisiilor de la incinerarea deseurilor, emisiilor din metalurgie.

Particulele de Cadmiu pot fi transportate pe distante lungi, astfel ca aria poluata se extinde foarte

mult.

O data patruns in mediu Cadmiul “se leaga” foarte stabil de componentele din sol.

Expunere

Expunerea ocupationala - apare in combinatele de metalurgie neferoasa, in  fabricile de baterii, in

timpul sudurii,

Expunerea datorata ingerarii - apare in cazul consumului de alimente sau apa contaminate cu

cadmiu .

Expunerea “ambientala” - apare in cazul in care aerul ambiental este poluat cu Cadmiu. In

general acest lucru este putin probabil. O alta sursa de expunere la Cadmiu sunt tigarile. Fumul

unei tigari poate contine pana la 0,2 µg de Cd.

Cadmiu poate avea efecte nocive asupra organismului uman atat in cazul expunerii acute cat si in

cazul celei de lunga durata. Este un element care are proprietatea de a se acumula  in organismul

uman o data cu varsta si este foarte greu eliminat de organism.

S-a estimate ca durata in care un organism elimina jumatate din cantitatea de Cadmiu ingerata

(timpl de injumatatire biologic) este de 20 de ani. Un timp de injumatatire asa de mare explica de

ce Cadmiu se acumuleaza in mod constant pana pe la varsta de 50 de ani. El este depozitat in

special in rinichi legat de MT (metallo-thionein), de unde poate fi eliminat prin urina sub forma

de Cd-MT.

Efecte asupra sanatatii

Biodisponibilitatea ridicată a Cadmiului pentru plante, face ca acest element să pătrundă cu

uşurinţă în lanţul trofic şi deci în organismul uman. Odată pătruns în organismul uman, Cadmiul

este greu de eliminat şi, ca urmare, se acumulează în ţesuturi.

Expunerea acuta de scurta durata

Principalele simptome care apar la expunerea de scurta durata sunt: greata, varsaturi, dureri

abdominale

Expunerea de lunga durata

In cadrul expunerii de lunga durata pot fi afectat:

o   Plamani: emfizeme pulmonare, cresterea riscului de cancer pulmonar

o   Ficat: in general pe termen lung ficatul este protejat impotriva intoxicarii cu Cadmiu care este

legat de MT si depozitat in rinichi (MT poate lega pana la 7 atomi de Cd).

o   Rinichi: datorita acumularii in rinichi a Cd pe termen lung pot apare disfunctii glomerulare si

tubular, disfunctii renale. Datorita faptului ca rinichii sunt organele care regleaza cantitatea de

saruri in organism, in cazul intoxicatiei cu Cadmiu pot apare dereglari majori a concentratiai

anumitori ioni. Poate apare o eliminare a Ca care poate duce la decalcifierea oaselor.

o   Sistemul osos: decalcifierea oaselor

o   Sistemul cardio-vascular: se observa o crestere a tensiuni arteriale

o   Sistemul nervos central: poate apare o intozicare cu Cadmiu a SNC doar in primele luni de

viata intrauterina; dupa care intra in actiune sistemul de protectie al creierului.

o   Cadmiul mai poate afecta: glandele endocrine, sistemul reproductiv

2. Plumb

Surse de Plumb

Principala poarta de intrare a Plumbului in mediu :

-          Emisiile de la masinile cu combustibili cu plumb

-          Vopselele pe baza de plumb

-          Din conductele de apa vechi fabricate din plumb

-          Industria mtalurgica neferoasa.

Emisiile datorate masinilor cu combustibili cu plumb s-au redus in tarile dezvoltate prin scoaterea

de pe piata a combustibililor aditivati cu plumb. De asemenea conductele de apa fabricate din

plumb sunt inlocuite cu PCV.

Expunere

Expunerea ocupationala - apare in combinatele de metalurgie neferoasa, in  fabricile de

acumulatori etc,

Expunerea datorata ingerarii - este principala sursa de intoxicatie cu plumb.

Expunerea “ambientala” - apare in cazul in care aerul ambiental este poluat cu Plumb

Efecte asupra sanatatii

Plumbul patrunde in organism mai ales prin inhalarea prafului sau a altor compusi cu plumb. Prin

procese de biosolubilizare plumbul ajunge in singe, cu ajutorul caruia se distribuie in toate zonele

organismului. Alte surse de plumb sunt alimentele sau apa contaminate cu plumb. Desi absorbtia

din stomac este scazuta, ea are nivele cu mult mai mari la copii decit la adulti. Patrunderea

plumbului direct in singe prin intermediul tegumentelor este redusa, cu exceptia compusilor

organici metilati si etilati ai plumbului (aditivii din benzine).

Expunerea acuta de scurta durata

Pe termen scurt, expunerea la plumb are ca efect degradarea functioanarii normale a celulelor

rosii si cresterea presiunii sanguine. Din pacate, pe termen lung, efectele plumbului pot fi extrem

de nocive, ducand pana la afectiuni grave ale rinichilor sau diverse tipuri cancer.

Atat pe termen lung cat si pe termen scurt, expunerea la plumb prin intermediul apei produce

serioase probleme de sanatate. Cei mai afectati sunt copiii si femeile insarcinate. In cazul

copiilor, contaminarea cu plumb are ca efect intarzieri in dezvoltarea normala atat intelectuala,

cat si fizica, precum si tulburari de atentie, tulburari ale auzului si ale capacitatii de a invata.

Expunerea de lunga durata

Efectele toxice ale plumbului sunt cunoscute de peste 2000 de ani, reprezentand probabil cea mai

veche boala ocupationala din lume. In civilizatiile antice era utilizat la manufactura ustensilelor

de bucatarie, de gospodarie, sau a obiectelor decorative.

Spre deosebire de alte metale, plumbul nu are nici un rol fiziologic in organism si nu exista un

nivel minim, care sa fie considerat netoxic.

Formele anorganice, absorbite dupa ingestie sau inhalare, afecteaza:

Sistemul nervos,

Hematopoeza,

Rinichii,

Sistemul gastro-intestinal,

Sistemul cardio-vascular,

Sistemul reproductiv,

Sarurile organice sunt absorbite de la nivel cutanat si afecteaza in principal sistemul nervos.

Expunerea cronica la plumb in doze mici a fost asociata cu cresterea tensiunii arteriale, existand o

corelatie directa intre concentratia plasmatica a plumbului si nivelul tensiunii arteriale, cu bolile

cerebro-vasculare si cele cardio-vasculare. In alte studii au fost semnalate asocierea expunerii

cronice la plumb cu modificari EKG, sau o incidenta crescuta a bolii arteriale periferice la

persoanele expuse cronic la cadmiu si plumb.

La persoanele expuse ocupational la plumb au fost demonstrate cresterea incidentei nasterilor de

feti morti, a pierderilor de sarcina sau a avorturilor spontane, reducerea numarului de

spermatozoizi si a motilitatii acestora, scaderea fertilitatii, hipospermie, teratospermie si scaderea

libidoului. Femeile ai caror soti lucreaza in industria plumbului au risc crescut de pierdere a

sarcinii. Copiii ai caror parinti sunt expusi ocupational la plumb au risc crescut de epilepsie

congenitala si boli cardio-vasculare.

Intoxicatia cronica cu plumb a fost asociata de asemenea cu risc crescut de cataracta .

In ceea ce priveste carcinogenicitatea plumbului, acestuia i-a fost recent schimbata incadrarea de

catre Agentia Internationala de Cercetare a Cancerului din posibil carcinogen uman in probabil

carcinogen uman. Expunerea cronica la plumb a fost asociata cu cresterea incidentei cancerului in

general, ca si cu cea a cancerului de stomac, plaman, si vezica urinara.

3. Mercurul metalic (Hg°) se foloseste la termometre, amalgame dentare si unele baterii. Ionul

mercuros (Hg+)si cel mercuric (Hg2+) se pot combina cu alte substante chimice, cum ar fi

carbonul, clorul sau oxigenul, pentru a forma compusi pe baza de mercur, anorganici sau

organici. Toate cele trei forme de mercur sunt toxice in diferite grade. Compusii organici

continand mercur se desfac cu timpul si formeaza compusi anorganici; reciproc, mercurul

anorganic poate fi convertit de catre microorganismele din sol si apa in compusul organic, mercur

metil. Pestii, in special tonul si pestele sabie, pot concentra mercur metil in cantitati mari; aceasta

contaminare a pestilor datorata deversarii industriale si ingerarii ulterioare a fost responsabila de

epidemia de intoxicatie cu mercur din golful Minamata, Japonia, 1955. Expunerea profesionala la

compusii anorganici ai mercurului continua in unele industrii: chimica, prelucratoare de metal, de

echipament electric, de automobile si in constructii, ca si in serciile medicale si stomatologice.

Expunerea datorata mediului are loc probabil cel mai adesea prin ingerarea de peste contaminat si

prin inhalarea vaporilor generati de amalgamul dentar obisnuit, care contine in mod tipic aproape

50% mercur metalic. Exista, de asemenea, o preocupare prind expunerea datorata apei poile

contaminate in zonele cu deseuri toxice incluse pe Lista de Prioritati Nationale, dintre care

aproape jumatate contin mercur, si inhalarea de fum provenind de la incineratoarele care ard

deseuri contaminate cu mercur. Exista controverse prind riscul semnificativ de toxicitate datorat

acestor ultime tipuri de expunere.

METABOLISMUL

Mercurul liber nu se absoarbe bine prin tractul gastrointestinal si este excretat aproape complet in

fecale dupa ce a fost ingerat; totusi, cand persista, mercurul se volatilizeaza la temperatura

camerei in vapori care sunt bine absorbiti de catre plamani. Odata absorbit, mercurul sub aceasta

forma este liposolubil, traverseaza bariera hemato-encefalica si placenta, si poate fi oxidat de

catre catalaza si peroxidul de hidrogen in clorura de mercur, care este retinuta in rinichi si creier

ani de zile. Mercurul liber din sange are o perioada de injumatatire de aproximativ 60 de zile si

este excretat in special in urina si fecale.

Absorbtia gastrointestinala si cutanata a mercurului anorganic este semnificativa. Supradozele

mari distrug barierele gastroin-testinale, favorizand in continuare absorbtia. Odata absorbit,

mercurul anorganic se desface in mercur metalic si mercuric. Relativ putin din acest mercur

traverseaza bariera hemato-encef alica; majoritatea este excretat in urina sau fecale, cu un timp de

injumatatire de 40 de zile, sau este retinut in rinichi ca ion mercuric.

Mercurul organic, in particular metil mercurul, se poate evapora si se supune absorbtiei

pulmonare. Formele ingerate (de exemplu, in pestele contaminat) sunt bine absorbite. Doar

cantitati mici sunt absorbite prin piele. Mercurul organic absorbit este liposolubil, traverseaza

usor bariera hemato-encefalica si placenta, apare in laptele matern si se concentreaza in rinichi si

sistemul nervos central. Metilmercurul este acetilat in ficat, excretat in bila, reabsorbit si apoi

excretat in urina. Metil mercurul poate fi de asemenea conjugat cu cisteina sau glutation. Numai

1% din mercurul organic este excretat nemodificat in urina. Timpul de injumatatire al compusilor

mercurului organic se situeaza in jur de 70 de zile.

Expunerea la mercur sub orice forma stimuleaza rinichii sa produca metalotioneina, o proteina

care leaga metalele ce ofera o protectie partiala impotriva toxicitatii mercurului.

TOXICOLOGIE CLINICA

Inhalarea vaporilor de mercur metalic este forma de expunere la mercur care a fost cel mai bine

studiata in termeni de toxicitate. Este mai probabil sa apara nivele crescute ale expunerii la

locurile de munca unde vaporii de mercur sunt generati prin volatilizarea mercurului metalic

indusa la caldura. Tusea, dispneea si durerea toracica avand caracter de apasare sau arsura sunt

simptome comune ce pot fi acompaniate de infiltrate difuze sau de un aspect de pneumonita la

radiografia toracica. In cazurile relativ severe pot sa surna sindrom de detresa respiratorie, edem

pulmonar, pneumonie lobara, fibroza si descuamarea epiteliului bronhiolar, care uneori pot duce

la deces. Inhalarea acuta de vapori de mercur poate cauza de asemenea toxicitate neurologica,

manifestata prin tremuraturi (care incep la nivelul mainilor), labilitate emotionala, cefalee si

polineuropatie. Expunerea cronica la mercur metalic produce un tremor intentional caracteristic si

eretism mercurial, o gama de manifestari incluzand exciilitate, pierderea memoriei, insomnie,

timiditate si uneori delirul ce a fost descris la muncitorii cu expunere profesionala in industria

palariilor de fetru — de unde si expresia „nebun ca un palarier\". Dentistii cu expunere

profesionala la mercur au rezultate sub cele normale la testele neurocom-portamentale ale tezei

motrice, acuitatii zuale, memoriei auditive si zuale si coordonarii oculomotorii. Expunerea la

nivele scazute datorate amalgamelor dentare poate fi de asemenea asociata cu reactii imunologice

adverse la indizii cu anumite genotipuri ale antigenelor umane leucocitare majore; in acest

domeniu este necesara continuarea cercetarilor.

Ingerarea acuta de doze mari de mercur anorganic provoaca coroziune gastrointestinala severa cu

greata, voma, hematemeza si durere abdominala; pot aparea ulterior insuficienta renala acuta, soc

si colaps cardiovascular. Doza letala de mercur anorganic este estimata a fi in intervalul 10-42

mg/kg. Nivele mai reduse de expunere cauzeaza forme mai blande, cu inflamatie

gastrointestinala, gingita si pierderea dintilor, hipertensiune arteriala, tahicardie si sindrom

nefrotic. Se pot dezvolta simptome similare cu eretismul. Expunerea cutanata indelungata la

saruri mercurice poate cauza dermatita exfoliativa.

Ingestia de compusi ce contin mercur organic este urmata de diaree, tenesme si formare de cule la

nivelul tractului gastrointestinal superior. Doza fatala de mercur organic este estimata la 10-60

mg/kg. Persoanele care au ingerat faina contaminata cu W-(etilmercur)-p-toluensulfonanilida

dezvolta bradicardie, alungirea intervalului QT, subdenivelarea segmentului ST si inversarea

undelor T. Neurotoxicitatea consecutiva expunerii la mercur organic se caracterizeaza prin:

parestezii; tulburari ale vederii periferice, auzului, gustului si mirosului; vorbire ingreunata,

insilitate a mersului si membrelor; astenie musculara; iriilitate; pierderea memoriei; depresie. in

general, asemenea simptome debuteaza la doze peste 1,7 mg/kg. Aspectele descoperite la

autopsie sugereaza ca leziunile la nivelul ganglionilor bazali si al materiei cenusii a cortexului

cerebral si cerebelului sunt, in mod special, responsabile pentru aceste simptome. Expunerea la

mercur organic, in principal prin ingestia de cereale tratate cu fungicide mercurice sau de peste

contaminat, se asociaza, de asemenea, cu un risc crescut de toxicitate fetala. Dupa intoxicatia

accidentala cu mercur din 1955, Minamata, Japonia, mamele expuse au dat nastere la copii cu

retardare mentala; pastrarea reflexelor primitive; simptome cerebeloase; dizartrie; hiperchinezie;

hipersalivatie; atrofierea cortexului cerebral, corpului calos si cerebelului; citoarhitectura

neuronala anormala. Aceasta ultima modificare poate reflecta tulburari in migrarea neuronala in

decursul dezvoltarii fetale.

Expunerea copiilor la mercur, in oricare dintre formele sale, poate cauza un sindrom particular

cunoscut sub numele de acrodinie sau boala roz. Aceasta situatie se caracterizeaza prin eritem,

prurit, inflamatie, tahicardie, hipertensiune arteriala, salivatie si transpiratie in exces, iriilitate,

astenie, rash morbiliform si descuamarea palmelor si telor.

INVESTIGATII DE LABORATOR

Nivelurile de mercur in sange si urina nu trebuie sa depaseasca 180 ninol/l (3,6 /dl) si respectiv

0,7 [imol/1 (15 [ig/dl). Simptomele se pot dezvolta cand nivelurile de mercur in sange si urina

depasesc 1 [imol/1 (20 Hg/dl) si, respectiv, 3 [imol/1 (60 /dl). Daca nivelul bazai al mercurului

urinar in 24 de ore este scazut, poate fi utila repetarea masuratorii dupa o doza orala unica de 2 g

de succimer, pentru a dovedi incarcatura renala crescuta la pensionarii care au fost expusi

intoxicatiei cu mercur la fostul loc de munca; o crestere de peste 20 (ag in urina colectata in 24 de

ore sugereaza expunere anterioara. Nivelurile in par pot fi utilizate pentru dozarea expunerii

cronice la mercur organic. Disfunctiile eurocomportamentale la copii pot sa apara daca in parul

mamei concentratia mercurului depaseste 30 nmol/g (6 (ig/g).

Expunerea semnificativa la arsenic survine atat prin surse antropogenice, cat si prin surse

naturale. Arsenicul este eliberat in aer de vulcani si este un contaminant natural al unor puturi cu

apa de adancime. Expunerea profesionala la arsenic este comuna in topitorii (in care arsenicul

este un produs secundar al minereurilor ce contin plumb, aur, zinc, cobalt si nichel) si este in

crestere in industria microelectronica (prin arseniura de galiu). Expunerea la un nivel scazut de

arsenic continua sa survina in randurile largi ale populatiei (ca si unele cazuri de otraviri cu doze

ridicate) prin folosirea comerciala a compusilor folosind arsenic anorganic in produsele uzuale

cum ar fi conservanti ai lemnului, pesticide, ierbicide, fungicide si vopsele; prin consumarea

hranei si fumarea tutunului tratat cu pesticide continand arsenic; si prin arderea combustibilului

fosil contaminat cu arsenic. Arsenicul a fost de asemenea un ingredient de baza in solutia Fowler

si continua sa fie intalnit in anumite leacuri populare.

METABOLISMUL Toxicitatea unui compus ce contine arsenic depinde de valenta acestuia

(valenta zero, trivalent sau pentavalent), forma (anorganic sau organic), si aspectele fizice care

guverneaza absorbtia si eliminarea acestuia. In general, arsenicul anorganic este mai toxic decat

cel organic, iar arsenitul trivalent este mai toxic decat cel pentavalent sau cu valenta zero.

Introducerea arsenicului in organism de catre adulti are loc in primul rand prin ingestie si este in

medie de 50 [ig/zi intre (8-l04 /zi). Majoritatea acestei cantitati (injur de 64%) reprezinta arsenic

organic si provine din peste, fructe de mare si alge; compusii specifici pe baza de arsenic obtinuti

din aceste surse sunt arsenobentaina si arsenocolina, care sunt relativ netoxici si sunt eliminati

rapid in forma nemodificata in urina. Dupa absorbtie, arsenicul anorganic se acumuleaza in ficat,

splina, rinichi, plamani si tractul gastrointestinal. Este apoi eliminat rapid din aceste zone, dar

lasa un reziduu in tesuturile bogate in cheratina cum sunt pielea, parul si unghiile. Arsenitul

(penta-valent) sufera biometilare la nivelul ficatului, rezultand doi meoliti mai putin toxici: acidul

metilarsenic si acidul dimetilar-senic; totusi, biometilarea se poate satura rapid, rezultand

depozitarea in doze crescande a arsenicului anorganic in tesuturile moi. Arsenicul, in special in

forma sa trivalenta, inhiba drastic enzimele continand grupari sulfhidril. in forma pentavalenta,

substitutia competitiva a fosfatului de catre arsenic poate duce la hidroliza rapida a legaturilor

macroergice in compusi cum ar fi ATP-ui.

TOXIOCOLOGIE CLINICA

Intoxicatia acuta cu arsenic prin ingestie are ca rezultat cresterea permeabilitatii vaselor mici si

inflamatia si necroza mucoasei intestinale; aceste modificari se manifesta prin gastroenterita

hemoragica, pierdere de lichide si hipotensiune. Ulterior se poate dezvolta cardiomio-patia,

insotita de anomalii electrocardiografice. Simptomele includ greata, varsaturi, diaree, durere

abdominala, delir, coma si convulsii. Respiratia poate avea miros de usturoi. Se pot dezvolta

necroza tubulara acuta si hemoliza. Doza letala raportata a arsenicului variaza de la 120 la 200

mg la adulti si este de 2 mg/kg la copii. Hidrogenul arseniat (forma gazoasa, arsina) cauzeaza

hemoliza severa in 3-4 ore de la expunere si poate duce la necroza tubulara acuta si insuficienta

renala.

In intoxicatia cronica cu arsenic, debutul simptomelor apare la 2-8 saptamani. Aspectele tipice

constau in modificari ale tegumentului si unghiilor, cum ar fi hipercheratoza, hiperpig-mentare,

dermatita exfoliativa si liniile Mees (striuri transverse de culoare alba ale unghiilor de la maini);

polinevrita senzoriala si motorie, care se manifesta prin amorteli si furnicaturi cu distributie „in

manusa si soseta\", scaderea fortei musculare la nivelul extremitatilor si tetraplegie; si inflamatia

mucoasei respiratorii. Dole epidemiologice au sugerat o posibila legatura intre consumul cronic

de apa continand arsenic in concentratii care variaza de la 10 la 1820 ppb cu vasospasm si

insuficienta vasculara periferica culminand cu „boala picioarelor negre\", o situatie clinica care

consta in gangrena ce afecteaza extremitatile. Expunerea cronica la arsenic este, de asemenea,

asociata cu un risc mult crescut de cancer al pielii si posibil de cancer pulmonar, hepatic

(angiosarcom), al cii urinare, al rinichiului si al colonului.