2010 Vol. 13 N o 2. W numerze:

Transkrypt

1 ISSN Vol. 13 N o 2 W numerze: MEDYCYNA ÂRODOWISKOWA / ENVIRONMENTAL MEDICINE 2010 Vol. 13 N o 2 Nikiel jako alergen Mangan w koêci Arsen kamienie ó ciowe PM 2,5 ryzyko zdrowotne Farmy wiatrowe Sk ad cia a a styl ycia Wzrost kr gos upa Campylobacter geny zjadliwoêci Campylobacter lekowra liwoêç Samobójstwa na wsi Kadm w Êrodowisku Konferencja w Marienthalu Konferencja w Legnicy Contents: Nickel environmental alergen Manganese osseous biomarker Arsenic in gallstones PM 2,5 health risk Wind farms and health Body composition lifestyle Growth of spine Campylobacter pathogenic genes Campylobacter antimicrobial resistance Rural suicides Cadmium environmental hazard Conference in Marienthal Conference in Legnica

2 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine Czasopismo Journal of Instytutu Medycyny Pracy Institute of Occupational Medicine and i Zdrowia Ârodowiskowego w Sosnowcu Environmental Health in Sosnowiec oraz Polskiego Towarzystwa and Polish Society Medycyny Ârodowiskowej of Environmental Medicine Ukazuje si cztery razy w roku It is published four times a year ZESPÓ REDAKCYJNY / EDITORIAL STAFF Redaktor Naczelny / Editor-in-Chief Prof. dr hab. med. Zbigniew Rudkowski Zast pcy Redaktora Naczelnego / Deputy Editors Prof. dr hab. med. Jan Grzesik Prof. dr hab. med. Janusz Ha uszka Sekretarz Redakcji / Co-editor Lek. med. Maja Muszyƒska-Graca RADA PROGRAMOWA / EDITORIAL BOARD Przewodniczàcy Rady Programowej / Chairperson Prof. dr hab. med. Gerard Jonderko Cz onkowie Rady Programowej / Members Dr n. med. Edmund Anczyk Prof. dr hab. n. med. Ryszard Andrzejak Dr n. med. Piotr Z. Brewczyƒski Dr n. med. Zdzis aw Brzeski Prof. dr hab. n med. Marian Dró d Prof. dr hab. n. med. Jerzy Filikowski Dr in. Janina Fuda a Dr n. med. Marek Ludwik Grabowski Prof. dr hab. n. med. Jan Grzesik Dr hab. n. med. Rafa Górny Prof. dr hab. n. med. Janusz Ha uszka Prof. dr hab. n. med. Wojciech Hanke Prof. dr hab. n. med. Marek Jakubowski Dr n. med. Dorota Jarosiƒska Prof. dr hab. n. med. Marcin Kamiƒski Prof. dr in. Roman Knapek Prof. dr hab. n. med. Aleksandra Kochaƒska-Dziurowicz Mgr Karol Kowal Cz onkowie Zagraniczni / International Editorial Board Stephan Boese O Reilly, M.D., Germany Prof. Gyula Dura, M.D., Hungary Prof. Helmut Greim, M.D., Germany Hannu Komulainen, M.D., Finland Prof. Jean Krutmann, M.D., Germany Peter Ohnsorge, M.D., Germany Prof. Roberto Ronchetti, M.D., Italy Prof. Karl Ernst von Muehlendahl, M.D., Germany Prof. dr hab. n. przyr. Jerzy Kwapuliƒski Prof. dr hab. n. med. Henryka Langauer-Lewowicka Prof. dr hab. Jan Ludwicki Prof. dr hab. n. med. Kazimierz Marek Prof. dr hab. n. med. Jacek Musia Prof. dr hab. n. med. Zofia Olszowy Prof. dr hab. n. med. Janusz Pach Dr hab. n. med. Krystyna Pawlas Prof. dr hab. n. med. W adys aw Pierzcha a Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Rudkowski Prof. dr hab. Jerzy Boles aw Samoliƒski Prof. dr hab. Jerzy A. Sokal Prof. dr hab. n. med. Neonila Szeszenia-Dàbrowska Prof. dr hab. n. h. Beata Tobiasz-Adamczyk Prof. dr hab. n. med. Barbara Zahorska-Markiewicz Prof. dr hab. n. med. Jan E. Zejda Prof. dr hab. n. med. Brunon Zem a Dr hab. n. med. Renata Z otkowska Prof. Philippe Hartemann, M.D., France Peter van den Hazel, M.D., Netherlands Prof. Tore Sannel, M.D., Norway Prof. Staffan Skerfving, M.D., Sweden Prof. Anne Steenhout, M.D., Belgium Dr n. med. Andrzej Szpakow, Bia oruê Prof. Gerhard Winnecke, M.D., Germany Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (1) 1

3 Adres Redakcji i Wydawcy: Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego oraz Polskie Towarzystwo Medycyny Ârodowiskowej ul. KoÊcielna Sosnowiec tel. (32) wew. 202 fax (32) ms@ imp.sosnowiec.pl Editorial office and publisher s address: Institute of Occupational Medicine and Environmental Health and Polish Society of Environmental Medicine KoÊcielna 13 Str Sosnowiec, Poland Tel. +48 (32) ext. 202 Fax: +48 (32) ms@ imp.sosnowiec.pl Warunki prenumeraty: Cena prenumeraty rocznej dla instytucji wynosi 100 z (25 z za jeden numer), dla odbiorców indywidualnych 60 z (15 z za jeden numer). Zamówienie prosimy kierowaç na adres: Redakcja Medycyny Ârodowiskowej Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego ul. KoÊcielna Sosnowiec Zakup numeru bie àcego i numerów archiwalnych mo liwy jest po dokonaniu wp aty na konto Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego w Sosnowcu nr: Wp at tytu em op aty cz onkowskiej mo na dokonywaç na konto Polskiego Towarzystwa Medycyny Ârodowiskowej nr: Subscription conditions: Annual subscription for institutions: 100 z (25 z one volume) Annual subscription for individuals: 60 z (15 z one volume). Subscription orders should be sent to the following address: Environmental Medicine Editorial Office Institute of Occupational Medicine and Environmental Health KoÊcielna 13 Str Sosnowiec, Poland People or institutions interested in subscribing should send an order to the address of editorial office. Payments could be made to the account no. MILLENIUM Bank S.S. Oddzia Katowice PL BIC/SWIFT: BIGBPLPWXXX of the Institute of Occupational and Environmental Medicine in Sosnowiec Nak ad: 400 egz. Edition: 400 copies Punktacja czasopisma: MNiSW (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy szego) 4,0 p. IC (Index Copernicus) 4,47 p. ISSN Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (1)

4 SPIS TREÂCI ARTYKU REDAKCYJNY Nikiel alergen Êrodowiskowy H. Langauer-Lewowicka, K. Pawlas PRACE ORYGINALNE Kryteria przydatnoêci tkanki kostnej g owy koêci udowej jako biomarkera nara enia na mangan Jerzy Kwapuliƒski, Barbara Brodziak-Dopiera a, Jolanta Kowol, Mariusz Bogunia, Bo ena Ahnert, Robert Rochel Wp yw wybranych czynników behawioralnych na zawartoêç arsenu w kamieniach ó ciowych mieszkaƒców Polski po udniowej Jerzy Kwapuliƒski, Bo ena Ahnert, Mariusz Bogunia, Barbara Brodziak-Dopiera a, Jolanta Kowol, Robert Rochel, Edyta Bogunia Analiza zanieczyszczenia powietrza py em PM2,5 w aspekcie potencjalnego ryzyka utraty zdrowotnoêci mieszkaƒców Wroc awia Anna Zwoêdziak, Izabela Sówka, Jerzy Zwoêdziak, Krystyna Trzepla-Nabaglo Zdrowie subiektywne i zachowania zdrowotne doros ych mieszkaƒców miejscowoêci po o onych w pobli u farm wiatrowych w Polsce Bo ena Mroczek, Beata Karakiewicz, Jacek Brodowski, Iwona Rotter, Katarzyna u tak-bàczkowska Analiza sk adu cia a w aspekcie stylu ycia kobiet z rejonu legnickiego Gra yna Sondel, Teresa S awiƒska, Marta Marcinkiewicz ZmiennoÊç rozwojowa cech d ugoêciowych kr gos upa u dzieci w wieku 7 15 lat Katarzyna Kochan, Zofia Ignasiak, Jaros aw Domaradzki, Jakub Pokrywka ObecnoÊç wybranych genów zjadliwoêci w szczepach pa eczek Campylobacter jejuni i Campylobacter coli izolowanych z materia u Êrodowiskowego Ma gorzata Andrzejewska, Bernadeta Szczepaƒska, Dorota Âpica, Jacek J. Klawe Ocena lekowra liwoêci i podobieƒstwa genetycznego szczepów Campylobacter jejuni i Campylobacter coli izolowanych z materia u klinicznego i êróde Êrodowiskowych Bernadeta Szczepaƒska, Agnieszka Mikucka, Ma gorzata Andrzejewska, Dorota Âpica, Eugenia Gospodarek, Jacek J. Klawe Próby samobójcze ludzi m odych ze Êrodowiska wiejskiego Zdzis aw Brzeski, Wojciech Sodolski, Roman Chwedorowicz PRACE POGLÑDOWE Kadm zagro enia Êrodowiskowe H. Langauer-Lewowicka, K. Pawlas SPRAWOZDANIA Konferencja Mi dzynarodowa w Marienthal (Niemcy) Beata Dàbkowska, Maja Muszyƒska-Graca, Renata Z otkowska, Zbigniew Rudkowski XVI Mi dzynarodowa Konferencja Naukowa Zdrowie dzieci a czynniki Êrodowiskowe, klimatyczne i spo eczne Zbigniew Rudkowski KOMUNIKATY III Ogólnopolski Zjazd Naukowy Toksykologów Klinicznych Regulamin publikowania prac wskazówki dla autorów Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 3

5 CONTENTS EDITORIAL Nickel environmental allergen H. Langauer-Lewowicka, K. Pawlas ORIGINAL PAPERS The application criteria of osseous tissue of femur head as biomarker of risk by Manganese Jerzy Kwapuliƒski, Barbara Brodziak-Dopiera a, Jolanta Kowol, Mariusz Bogunia, Bo ena Ahnert, Robert Rochel The influence of behavioural factors on the arsenic content in gallstones of inhabitants from southern Poland Jerzy Kwapuliƒski, Bo ena Ahnert, Mariusz Bogunia, Barbara Brodziak-Dopiera a, Jolanta Kowol, Robert Rochel, Edyta Bogunia PM2.5 air pollution and the potential health risk evaluation in Wroc aw, Poland Anna Zwoêdziak, Izabela Sówka, Jerzy Zwoêdziak, Krystyna Trzepla-Nabaglo Subjective health and health behaviours of adult inhabitants of places located near wind farms in Poland Bo ena Mroczek, Beata Karakiewicz, Jacek Brodowski, Iwona Rotter, Katarzyna u tak-bàczkowska Analysis of the body composition in the aspect of a lifestyle of women from the region of Legnica Gra yna Sondel, Teresa S awiƒska, Marta Marcinkiewicz Development variability of longitudinal spine features in children aging 7-15 years old Katarzyna Kochan, Zofia Ignasiak, Jaros aw Domaradzki, Jakub Pokrywka Prevalence of pathogenic genes of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli isolated from environmental material Ma gorzata Andrzejewska, Bernadeta Szczepaƒska, Dorota Âpica, Jacek J. Klawe Evaluation of the antimicrobial resistance and genetic similarity among Campylobacter coli and Campylobacter jejuni strains isolated from clinical material and environmental sources Bernadeta Szczepaƒska, Agnieszka Mikucka, Ma gorzata Andrzejewska, Dorota Âpica, Eugenia Gospodarek, Jacek J. Klawe Suicidal attempts among young rural inhabitants Zdzis aw Brzeski, Wojciech Sodolski, Roman Chwedorowicz REVIEW PAPERS Cadmium environmental hazard H. Langauer-Lewowicka, K. Pawlas REPORTS International Conference in Marienthal (Germany) Beata Dàbkowska, Maja Muszyƒska-Graca, Renata Z otkowska, Zbigniew Rudkowski XVI Scientific Conference Children s Health impact of environment, climate and social factors Zbigniew Rudkowski ANNOUNCEMENTS Instructions to authors Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

6 Od Redaktora Nikiel jako alergen ten temat omawia artyku redakcyjny, natomiast praca poglàdowa tych Autorów zajmuje si toksykologià kadmu. Problem Êrodowiskowej ekspozycji na metale ci kie i ich szkodliwoêci pozostaje nadal aktualnym tematem, tak e docenianym w programie ogólnoêwiatowych dzia aƒ WHO. Mangan badany w koêci g ówki udowej mo e byç biomarkerem nara enia na ten metal, co sugeruje kolejny artyku. St enie arsenu w kamieniach ó ciowych zale y od kilku determinujàcych czynników, m.in st enie jest wi ksze u m czyzn-palaczy oraz u zamieszkujàcych rejon Êlàsko-dàbrowski. Znaczenie powy szych badaƒ wymaga dalszej dyskusji, do której Redakcja zaprasza. W powietrzu miejskim Wroc awia stwierdzono przekroczenie wartoêci dopuszczalnych py u PM 2,5 w 52% badanych dni i oszacowano zwiàzane z tym ryzyko szkód zdrowotnych praca wzorowo opracowana merytorycznie i statystycznie. Zagadnienie wp ywu wiatraków pràdotwórczych na jakoêç ycia i zdrowie mieszkaƒców przedstawia ciekawa i aktualna praca wykonana na podstawie badaƒ ankietowych. Kolejne dwa artyku y zajmujà si morfologià cia a (sk ad tkanek u kobiet, rozwój kr gos upa u dzieci) w zale noêci od zmian Êrodowiskowych. Campylobacter jejuni i C. coli znajdujà si na liêcie najcz Êciej zagra ajàcych zaka eƒ jelitowych, zbadano obecnoêç ich genów zjadliwoêci i cz ste wyst powanie tych bakterii w tuszkach drobiu i wodzie rekreacyjnej, co stanowi wyzwanie dla ochrony sanitarnej izdrowia publicznego. W kolejnej pracy zbadano antybiotykowra liwoêç tych szczepów (znaczenie praktyczne!) oraz potwierdzono genetycznie wspólne pochodzenie szczepów hodowanych z materia u Êrodowiskowego i klinicznego. W ostatniej zamieszczonej pracy oryginalnej Autorzy w oparciu o materia kliniczny przeprowadzili analiz postaw, motywacji i przyczyn samobójczego zatrucia mieszkaƒców wsi jest to praca o aspekcie przede wszystkim psychosocjologicznym, a wi c nie zajmuje si metodami i wynikami leczenia, natomiast wskazuje na problemy ludzi mieszkajàcych na wsi, która jakby traci odr bnoêç Êrodowiskowà w stosunku do ogólnej populacji. Na zakoƒczenie publikujemy dwa sprawozdania z konferencji naukowych z zakresu zdrowia Êrodowiskowego dzieci z Marienthalu w Niemczech i z Legnicy. Dzi kujemy Czytelnikom za zainteresowanie i prenumerat i zapraszamy do wspó pracy w formie pisemnej dyskusji oraz publikacji w asnych prac z zakresu medycyny Êrodowiskowej. W imieniu Redakcji Redaktor Naczelny Prof. dr. hab. n. med. Zbigniew Rudkowski Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 5

7 6 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

8 ARTYKU REDAKCYJNY EDITORIAL NIKIEL ALERGEN ÂRODOWISKOWY NICKEL ENVIRONMENTAL ALLERGEN Henryka Langauer-Lewowicka 1, Krystyna Pawlas 1,2 1 Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego. Dyrektor Instytutu dr n. med. Piotr Brewczyƒski 2 Katedra i Zak ad Higieny Akademii Medycznej im. Piastów Âlàskich we Wroc awiu Streszczenie Nikiel (Ni) jest wszechobecny w naszej biosferze w wyniku emisji z naturalnych i antropogenicznych êróde. Jego dzia anie toksyczne i rakotwórcze dotyczy wy àcznie pracowników nara onych na wysokie st enia. Natomiast alergia na nikiel wyst puje zarówno w populacji ogólnej jak i u nara onych zawodowo. Kontaktowe zapalenie skóry to najcz stsza postaç Prof. Henryka Langauer-Lewowicka uczulajàcego dzia ania Ni. Najistotniejszym czynnikiem ryzyka wystàpienia alergii jest noszenie kolczyków oraz innej bi uterii, g ównie przez kobiety. Ocenia si, e w populacji ogólnej u 17% doros ych i 8% dzieci wyst pujà objawy uczuleniowe. Rosnàca cz stoêç wyst powania alergii na Ni stanowi du e zagro enie dla zdrowia publicznego. S owa kluczowe: nikiel, nara enie Êrodowiskowe, dzia anie uczulajàce Dr hab. Krystyna Pawlas, prof. nadzw. AM we Wroc awiu Abstract Nickel (Ni) is ubiquitus in our biosphere because of its emission from natural and anthropogenic sources. Its toxic and carcinogenic properties are well recognised only in workers exposed to high Ni concentrations. Nickel allergy is the most common form of cutaneus hypersensitivity in general population and also in occupationally exposed groups. As sensitizing agent Ni has a high prevalence of allergic contact dermatitis. The most important known risk factor associated with nickel allergy is ear piercing and use of other jewelry in females. In general population 17 % adults and 8 % children have Ni allergy symptoms. Permanently growing Ni allergy is regarded as serious risk for public health. Key words: Nickel, environmental exposure, allergy Nades ano: Zatwierdzono do druku: Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 7

9 Pierwsze wzmianki o uczulajàcym dzia aniu niklu (Ni) pojawi y si we wczesnych latach 30. XX wieku [1]. W 2008 r. Gillete B. nazwa nikiel alergenem roku, jednoczeênie podkreêlajàc koniecznoêç zwrócenia wi kszej uwagi na ten metal [2]. Faktem jest bowiem stale rosnàca cz stoêç wyst powania stanów alergicznych w populacji generalnej. Szacuje si, e milionów Europejczyków uczulonych jest na Ni [1]. W wyniku emisji zarówno ze êróde naturalnych, jak i antropogenicznych, pierwiastek ten jest wszechobecny. Wyst puje w powietrzu, akwenach morskich i s odkowodnych, w wodzie pitnej, w glebie, w ywnoêci. PowszechnoÊç kontaktu z przedmiotami zawierajàcymi Ni sprawia, e ca a populacja generalna ma stycznoêç z niklem, który, oprócz dzia ania alergizujàcego, jest równie wysoce toksyczny i rakotwórczy [3, 4, 5, 6]. Nikiel jest metalem, w kolejnoêci piàtym (ze wzgl du na mas ), po elazie, tlenie, magnezie i krzemie, najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem skorupy ziemskiej. Zosta zidentyfikowany w 1751 r. Jego zawartoêç globalnie ocenia si na 0,3%, z tym, e st enie w jàdrze Ziemi dochodzi do 8,5%. G biny wód oceanicznych zawierajà do 1,5% Ni, meteoryty od 5 do 10% [7, 8]. Nikiel, wysoce aktywny chemicznie, jest odporny na korozj i alkalia. Zaliczany jest do pierwiastków Êladowych w odniesieniu do ywych organizmów z tym, e objawy jego niedoboru nie zosta y dotychczas stwierdzone. Erupcje wulkanów, wietrzenie ska, szczególnie magmowych, pylenie ziemi, po ary lasów to naturalne emitory Êrodowiskowe niklu. Rocznà emisj z tych êróde szacuje si na ton, antropogenicznà na t. [7]. èród em antropogenicznej emisji Êrodowiskowej Ni jest kopalnictwo rud (pentladyt, lateryt), jego rafinacja oraz przetwórstwo. Najwi ksze depozyty kopalniane znajdujà si w Australii, Kanadzie, Indonezji, Rosji oraz na Kubie i w Nowej Kaledonii. Rosja i Kanada sà najwi kszymi producentami niklu, otrzymywanego g ównie z rud siarczkowych. Czysty nikiel ma bardzo szerokie zastosowanie w ró nych ga ziach gospodarki: w hutnictwie (produkcja stali, stopów), w przemyêle zbrojeniowym, chemicznym, jubilerskim, elektrotechnicznym. Stosowany jest przy produkcji ceramiki, szk a, atramentów, pokostu, cementu, bilonu, armatury domowej, baterii, pigmentów, stopów w glowych, Êrodków dezynfekcyjnych. Ma równie zastosowanie w praktyce medycznej, m.in. w protetyce dentystycznej i chirurgicznej (endoprotezy), przy wytwarzaniu stentów wieƒcowych, otrzymywaniu kontrastów diagnostycznych, p ynów dializacyjnych [9,10]. W powietrzu Ni wyst puje g ównie w postaci aerozolu. Tworzy si on nad powierzchnià oceanów, w wyniku pylenia gleby, obecnoêci popio ów wulkanicznych, w czasie wzrostu roêlinnoêci [11]. St enie Ni w powietrzu jest niewielkie, rz du 6 20 ng/m 3, w pobli u antropogenicznego emitora mo e wzrastaç do 150 ng/m 3. W du ych aglomeracjach miejskich st enie Ni w powietrzu jest znacznie wy sze ( ng/m 3 ) w porównaniu z obszarami podmiejskimi (6 17 ng/m 3 ). Do wzrostu st enia Ni w powietrzu przyczynia si palenie papierosów. Jeden wypalony papieros emituje 0,04 0,58 µg Ni [12]. Szacuje si, e w ciàgu doby przez drogi oddechowe organizm cz owieka otrzymuje 0,1 0,8 µg Ni (w 20 m 3 wdychanego powietrza) pod warunkiem, e st enie Ni w powietrzu wdychanym nie przekracza wartoêci 5 40 µg/ m 3 (dotyczy to osób nie palàcych papierosów). Ziemia obszarów rolniczych zawiera mg Ni/kg. W rejonie oddzia ywania emitora przemys owego st enie Ni w glebie mo e byç znacznie wy sze ( mg/kg [1]. Do zanieczyszczenia przyziemnych warstw powietrza niklem przyczynia si równie wtórna emisja opad ych wczeêniej py ów [13]. Badania przeprowadzone w kilku miastach woj. Êlàskiego wykaza y, e w sàsiedztwie ulic st enie Ni w powietrzu by o 29 razy wi ksze ani eli na terenach nie zanieczyszczonych emitorami przemys owymi [14]. Nawet zalesione obszary rekreacyjne nie sà wolne od niklu. Badania py u zdeponowanego na igliwiu drzew szpilkowych potwierdzi y znaczne zanieczyszczenie niklem lasów Beskidu Zachodniego. St enia Ni w tym regionie przekracza y nierzadko 3000 µg/g py u [14]. Nikiel znajduje si we wszystkich akwenach naturalnych oraz w wodzie pitnej. G bokie wody oceanów zawierajà 0,1 0,5 ppb niklu, powierzchniowe ppb (parts per billion) wartoêç ta okreêla ile czàsteczek zwiàzku chemicznego przypada na jeden miliard czàsteczek rozpuszczalnika). Woda pitna europejskich krajów zawiera 2 13 µg Ni/l. W Polsce obowiàzujàcy normatyw wynosi 20 µg/dm 3. W pobli u emitora antropogenicznego bàdê w strefie kopalnictwa rudy st enie Ni mo e wynosiç do 200 µg/l. Przy st eniu Ni w wodzie pitnej rz du 5 10 µg/l i codziennym spo yciu 2 litrów wody dawka dobowa Ni wch oni ta przez organizm szacowana jest na µg [11]. St enie Ni w akwenach, szczególnie s odkowodnych, mo e ulegaç obni aniu si w wyniku procesów sedymentacji [15]. Z gleby i wody nikiel przenika do roêlin, z czym wià e si jego obecnoêç w ywnoêci. Sporo produktów spo ywczych zawiera Ni. Jego st enie ocenia 8 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

10 si na 0,5 mg/kg. Szczególnie du o Ni zawierajà orzechy, ciemne czekolady, ziarna soi, kakao, szpinak, chmiel, ma e. Przyjmuje si, e dobowa dieta zawiera µg Ni [16]. Tkanki organizmu cz owieka oraz jego p yny ustrojowe zawierajà Êladowe iloêci niklu. Jego st enie mo e byç wi ksze w sàsiedztwie antropogenicznego emitora, a w szczególnoêci u nara onych zawodowo na ten metal pracowników, u których du e st enia Ni w Êrodowisku pracy mogà wywo ywaç ostre zatrucia typu goràczki metalicznej z uszkodzeniem wielonarzàdowym, a nawet zejêciem Êmiertelnym [10]. P uca, wàtroba, nerki i jelita zawierajà najwi cej Ni, a jego st enie wzrasta z wiekiem. Wydalany jest z moczem, potem i Êlinà. W surowicy krwi populacji generalnej st enie Ni nie powinno przekraczaç 1 µg/l [10, 15]. Badania przeprowadzone w Polsce w latach 90. ub. stulecia wykaza y st enia w surowicy rz du 18,5 (54 µg/l) u doros ych, natomiast u dzieci przedszkolnych by y znacznie ni sze (10,654 µg/l). Obie populacje zamieszkiwa y tereny uprzemys owione. St enia Ni w moczu u doros ych w tych grupach wynosi y 25,7 (55,1 µg/l) u doros ych, 9,4 (54,7 µg/l) u dzieci [17]. W Kanadzie, USA i w krajach skandynawskich przyj to wartoêç 6 µg/l jako górnà granic st enia Ni w moczu dla populacji generalnej. W oparciu o model toksykokinetyczny ustalono, e dobowe wydalanie Ni z moczem wynosi 2 6 µg/l. Przeci tnie st enie Ni w moczu jest 10-krotnie wi ksze ani eli we krwi [16]. Nikiel wch ania si przez drogi oddechowe, przewód pokarmowy i skór. Droga inhalacyjna odgrywa rol w warunkach nara enia zawodowego na du- e st enia ( 10 mg/m 3 ), co mo e prowadziç do powstania zmian nowotworowych (g ównie p uca, nosogardziel) oraz narzàdowych (uszkodzenia nerek) [10, 18, 19, 20]. Prowadzone dotàd badania epidemiologiczne nie dostarczy y danych sugerujàcych wyst powanie wy ej wymienionych zmian chorobowych w wyniku nara enia Êrodowiskowego [18]. Uwa a si, e wch anianie przez przewód pokarmowy nie stanowi znaczàcego zagro enia zdrowotnego u osób zdrowych, gdy przeci tny dzienny pobór niklu tà drogà jest bardzo ma y, natomiast mo e stanowiç istotny problem zdrowotny u pacjentów silnie uczulonych na nikiel. Wówczas êród em niklu mo e byç zanieczyszczona woda lub pokarmy [11]. Wch anianie przez skór jest wprawdzie niewielkie, ale niepo àdane skutki sà najgroêniejsze ze wzgl du na dzia anie uczulajàce, wynikajàce z nadwra liwo- Êci kontaktowej na ten Êrodowiskowy alergen. Objawy uczuleniowe najcz Êciej wyst pujà pod postacià kontaktowego zapalenia skóry, rzadziej zapalenia spojówek, Êluzówek nosa bàdê astmy [21, 22, 23, 24]. Wg danych z 1993 r. [23] uczulenie na Ni w populacji generalnej wyst powa o u 8 11% kobiet oraz u 1 2% m czyzn. Póêniejsze badania (2002 r.) ujawni y wi kszy odsetek uczulonych doroêli 17,1%, dzieci 8% [21,22]. Uczulenie wyst puje znacznie cz Êciej u kobiet ani eli u m czyzn. W Strassburgu uczulenie na Ni stwierdzono u 20,4% kobiet oraz u 5,8 % m czyzn [25]. Noszenie bi uterii przez kobiety, zw aszcza kolczyków, uwa a si za g ównà przyczyn znacznie wi kszej cz stoêci uczuleƒ w tej grupie. W 1994 r. w pn. Norwegii testowano 424 dzieci szkolne. Uczulonych na Ni by o 21,9% dziewczàt i 8,7% ch opców [25]. Grupa fiƒska liczy a 700 osób w wieku lat, w tym 476 zaopatrzonych ortodoncyjnie. U 19% z tej grupy stwierdzono uczulenie na Ni, w tym u 30% dziewczàt i 3% ch opców. ObecnoÊç ortodoncyjnych zaopatrzeƒ nie mia a wp ywu na cz stoêç wyst powania odczynu alergicznego, natomiast noszenie kolczyków bardzo wyraêny (u nosicieli w 30%, u nie noszàcych tej bi- uterii w 2%) [26,27]. Norwegowie oceniali zale noêç mi dzy alergià na nikiel a jego st eniem w moczu, uwa anym za miarodajny wskaênik nara enia Êrodowiskowego. Badania wykonano w 2 grupach pierwszej mieszkajàcej w odleg oêci km od huty niklu, drugiej b dàcej poza zasi giem oddzia ywania tego emitora. Grupa pierwsza liczy a 1561 osób, druga 830. Okaza o si, e st enie Ni w moczu by o nieco ni sze w 1. grupie (Êr. 0,9 µg/l w porównaniu z grupà odniesienia (Êr. 1,4 µg/l). Autorzy przypuszczajà, e na uzyskane wyniki mia o wp yw wi ksze zurbanizowanie regionu, z którego rekrutowa a si grupa kontrolna [28]. Alergia na nikiel wyst powa a w obu grupach w badanej u 25,7% kobiet i 5,1% m czyzn, w kontrolnej u 31,1% kobiet i 5% m czyzn. Stwierdzono, e atopowe zapalenie skóry nie koreluje dodatnio z uczuleniem na nikiel. Przeprowadzone badania nie potwierdzi y wyraênego zwiàzku mi dzy istnieniem atopii a uczuleniem na nikiel czy te kontaktowym zapaleniem skóry [28]. PowszechnoÊç kontaktu z niklem ca ej populacji europejskiej, u której obserwuje si rosnàcà cz stoêç uczulenia na ten metal, stanowi niewàtpliwie powa ne zagro enie dla zdrowia publicznego. Zaistnia a sytuacja zosta a dostrze ona przez Parlament Europejski i Rad Europy. 30 czerwca 1994 r. wydana zosta a Dyrektywa 94/27/WE (zwana Dyrektywà niklowà ) [29]. Powy sza Dyrektywa ogranicza zawartoêç niklu w wielu przedmiotach u ytkowych (m.in. w bi uterii). Monety nie podlegajà regulacjom Dyrektywy, mimo to niektóre paƒstwa stosujà bezniklowy stop (tzw. nordyckie z oto) do ich produkcji. Polsk jako cz onka UE równie obowiàzuje wdro- enie prawa europejskiego. Wprawdzie w 2004 r. Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 9

11 ustalenia unijne zosta y uwzgl dnione w ustawodawstwie polskim [30], ale dotàd nie ustalono, kto odpowiada za wdro enie i egzekwowanie tej dyrektywy unijnej [23]. Wykaz piêmiennictwa 1. Duda Chodak A., B aszczyk U.: The impact of nickel on human health. J. Elemental. 2008; 13(4): Gillette B.: Nickel named Allergen of the Year. Dermat. Times 2008; 4: Norseth T., Piscator M.: Nickel. In: Handbook on the toxicology of metals Friberg L., Norberg GF Vouk VB ed Amsterdam: Elsevier/North Holland Biomedical Press Borrows D.: Is systemic nickel important? J Am Acad Dermatol 1992; 26: Sivulka D.J.: Assessment of respiratory carcinogenicity associated with exposure to metallic nickel: A review. Regul. Toxicol Pharmacol 2005; 43: Denkhaus E., Salnikow K.: Nickel essentiality, toxicity and carcinogenicity. Critic Rev Oncol/Hematol 2007; 42: Kasprzak K.S., Sunderman Ir., Salnikow K.: Nickel carcinogenesis. Mut Research 2003; 533: Cempel M., Nikel G.: Nickel: A Review of its Sources and Environmental Toxicology. Pol J Environ Stud. 2006; 15: Âpiewak R. Allergische Kontakt-dermatitis in Kindesalter. Eine Übersicht und Meta-Analyse. Allergologie 2002; 25: Andrzejak R. Nikiel w: Choroby zawodowe red. K. Marek PZWL Warszawa 2001: Toxicological Profile for Nickel (Update). Agency for Toxic Substances and Disease Registry Public Health Service, Atlanta, Georgia Grandjean P.: Human exposure to nickel, in FW Sunderman Jr (Ed) Nickel in the Human Environment, vol 53, JARC Sciencific Publications, Lyon, 1984, Kwapuliƒski J., Miros awski J., Cyganek M.: Udzia wtórnego pylenia w zanieczyszczeniu niklem przyziemnej warstwy powietrza. Chrom, nikiel i glin w Êrodowisku problemy ekologiczne i metodyczne. Ossolineum PL ISSN ISBN , Kwapuliƒski J., Miros awski J., Cyganek M., Szywa a A.: Wyst powanie niklu w wybranych kompleksach leênych Beskidu Zachodniego. Chrom, nikiel i glin w Êrodowisku problemy ekologiczne i metodyczne. Ossolineum PL ISSN ISBN , Kwapuliƒski J., Wiechu a D., Bazgier Antoniak M.: ZawartoÊç Ni w wodzie zbiornika Gocza kowice 1992 GWTS, 6, Nieboer E., Fletcher G.G.: Nickel absorption, toxicology and carcinogenesis. In: G. Berthon (ed) Handbook of Metal Ligand Interactions in Biological Tissues. Bioinorganic Medicine Marcel Dekker, New York Baranowska-Dutkiewicz B., Ró aƒska R., Dutkiewicz T.: Occupational and environmental exposure to nickel in Poland. Pol J Occup Med Env Health 1992; 5(4): Obtu owicz K., Antoszczyk G., Stobiecki M. i wsp.: Narzàdowa manifestacja alergii na nikiel. Przegl Lek 2001; 58 (supl 5): Costa M., Davidson T.L., Chen M. i wsp.: Respiratory cancer risks associated with low-level nickel exposure: an integrated assessment based on animal, epidemiological and mechanistic data. Regul Toxicol Pharmacol 2003; 37: Costa M., Davidson T.L., Chen M. i wsp.: Nickel carcinogenesis: Epigenetics and hypoxia signaling. Mut Research 2005; 592: Jensen C.S., Menne T., Lisby S. i wsp.: Experimental systemic contact dermatitis from nickel: a dose response study. Contact Dermatitis 2003; 49: Uter W., Hegewald J., Akerer W. i wsp.: The European standard series in 9 European countries, 2002/2003 first results of the European Surveillance System of Contact Allergies. Contact Dermatitis 2005; 53: Âpiewak R., Pi towska L.: Nikiel - alergen wyjàtkowy. Od struktury atomu do regulacji prawnych. Alergol Immunol 2006; 3 (3-4): Nielsen N.H.., Menne T.: Nickel sensitization and ear piercing in an unselected Danish population. Contact Dermatitis 1993; 29: Schäfer T., Bühler E., Ruhdorfer S. i wsp.: Epidemiology of contact allergy in adults. Allergy 2001; 56: Smith-Sivertsen T., Dotterud L.K., Lund E.: Nickel allergy and its relationship with local nickel pollution, ear piercing, and atopic dermatitis: A population based study from Norway. J. Americ Academy Dermatol. 1999: Kerosuo H., Kullaa A., Kerosuo E. i wsp.: Nickel allergy in adolescents in relation to orthodontic treatment and piercing of ears. NIOM Scandinavian Institute of Dental Materials, Haslum, Norway 8/1/ Smith-Sivertsen T., Lund E., Thomassen Y. i wsp.: Human nickel exposure in an area polluted by nickel refining: the Sor Varanger Study. Arch Environ Health 1997; 52: European Parliament and Council Directive 94/27/EC of 30 June 1994 amending for the 12th time Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to restrictions and administrative provisions of the Member States relating to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations. Official Journal L 188, , Rozporzàdzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 5 lipca 2004 r. w sprawie ograniczeƒ, zakazów lub warunków produkcji, obrotu lub stosowania substancji niebezpiecznych i preparatów niebezpiecznych oraz zawierajàcych je produktów. Dziennik Ustaw z 17 lipca 2006, nr 127, poz. 887, Adres do korespondencji: Prof. dr hab. n. med. Henryka Langauer-Lewowicka Sosnowiec skr. poczt. 115 tel (dom) /200 (praca) 10 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

12 PRACE ORYGINANE ORIGINAL PAPERS KRYTERIA PRZYDATNOÂCI TKANKI KOSTNEJ G OWY KOÂCI UDOWEJ JAKO BIOMARKERA NARA ENIA NA MANGAN THE APPLICATION CRITERIA OF OSSEOUS TISSUE OF FEMUR HEAD AS BIOMARKER OF RISK BY MANGANESE Jerzy Kwapuliƒski, Barbara Brodziak-Dopiera a, Jolanta Kowol, Mariusz Bogunia, Bo ena Ahnert, Robert Rochel Katedra i Zak ad Toksykologii Wydzia u Farmaceutycznego Âlàskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Kierownik Katedry i Zak adu Toksykologii: Prof. dr hab. J. Kwapuliƒski Streszczenie W pracy omówiono przydatnoêç g owy koêci udowej jako biomarkera pierwiastków na przyk adzie manganu. ZawartoÊç 12 pierwiastków zosta a oznaczona metodà absorpcyjnej spektrometrii atomowej przy u yciu aparatu Pye Unicam SP-9 w p omieniu acetylen-powietrze. Przeanalizowano wspó wyst powanie manganu w tkance kostnej kobiet i m czyzn wêród których wyró niono grupy palàcych i niepalàcych nast pujàce pierwiastki: Ni, Mn, Cr, Cd, Pb, Cu, Fe, Zn, Mg, K, Na, Ca. Sformu owano kryteria przydatnoêci tkanki kostnej jako biomarkera nara enia a tak e zakresy badaƒ, które determinujà zmian zawartoêci pierwiastków w nawiàzaniu do czynników Êrodowiskowych lub stanu zdrowia. Ustalono szybkoêç reakcji wymiany manganu w funkcji zmian hydroksyapatytu oraz e pierwiastek ten nie jest antagonistà wapnia. S owa kluczowe: staw biodrowy, kryteria, mangan Abstract In the research work were talked the usefulness of femur head as biomarker of elements on example of manganese. Concentrations 12 elements were measured with Pye Unicam SP-9 acetylene-oxygen furnace atomic absorption spectrophotometer (AAS). It analyse cooccurrence of manganese in the women s and men s osseous tissue with the following elements: Ni, Mn, Cr, Cd, Pb, Cu, Fe, Zn, Mg, K, Na. Moreover there were formulated the criterions of usefulness of osseous tissue as biomarkera the exposure and also the ranges of investigations which determine in relation to the change of content of elements to environmental factors or state of health. It the speed of reaction of exchange manganese was established in function of changes hydroxyapatite as well as that element this is not the antagonist of calcium. Key words: femur head, criteria, manganese Wst p Mangan jest niezb dnym sk adnikiem koêci, który bierze udzia w syntezie bia ek uczestniczàcych w regeneracji tkanki àcznej. Wspomaga równie dzia anie magnezu w koêciach, gdy wypiera go z po àczeƒ w uk adach enzymatycznych, ale przeciwnie do wapnia i fosforu, nie blokuje tych enzymów, lecz pobudza je do jeszcze wi kszej aktywno- Êci ni jony magnezu. St enie manganu w koêciach obni a si z wiekiem. Jego niedobór powoduje deformacje koêci, zahamowanie wzrostu oraz zaburzenia w koordynacji ruchów [1, 2, 3]. Nades ano: Zatwierdzono do druku: Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 11

13 Informacja o pierwiastkach w ludzkich koêciach jest u yteczna dla oceny zasad od ywiania, zapobiegania i kontroli ró nych stanów chorobowych spowodowanych przez brak równowagi elementów Êladowych. Wymiana pierwiastków w koêci jest niezmiernie powolna, dlatego w danym okresie czasu mo e wskazywaç na wielkoêç ekspozycji. KoÊci stanowià pul wolnej wymiany niektórych metali w organizmie. Oznaczone zawartoêci wybranych metali w koêciach mogà wi c odzwierciedlaç ich poziom obecnoêci w organizmie. W tkance kostnej wyst puje bardzo wiele pierwiastków, dla cz Êci z nich ko- Êci sà magazynem. Ich zmienna obecnoêç mo e byç spowodowana wieloma czynnikami mi dzy innymi takimi jak: rasa, p eç, wiek, dieta, choroby, po o enie geograficzne [4,5]. Materia i metody Przedmiotem badaƒ by y próby g owy koêci udowej o zró nicowanych zmianach zwyrodnieniowozniekszta cajàcych stawu biodrowego. G owy koêci udowej pozyskiwano Êródoperacyjnie w trakcie endoprotezoplastyki. Próby g owy koêci udowej pochodzi y od osób zamieszka ych na terenie GOP-u. Wogólnej populacji jakà si uda o si pozyskaç by- o 37 prób, w tym 26 od kobiet i 11 od m czyzn. Rozpi toêç wieku badanej populacji wynosi a lat, natomiast Êrednia wieku 69,2 lat, w tym u kobiet wynosi a 67,1, u m czyzn 73,2 lata. W tej populacji niepalàcych by o 20 osób, 18 kobiet i 2 m czyzn. Próbki koêci oko o 1 grama poddano spopieleniu w piecu muflowym w temperaturze 420 C do sta- ej masy. Proces ten prowadzono stopniowo, poczàtkowo w temperaturze oko o 100 C, a nast pnie w 420 C. Nawa k uzyskanego popio u roztwarzano w 2 cm 3 spektralnie czystego HNO 3. Otrzymany roztwór przenoszono iloêciowo do kolbki o obj to- Êci 25 cm 3 i uzupe niano wodà destylowanà do kreski. W tak przygotowanych roztworach oznaczano zawartoêç nast pujàcych pierwiastków: Ni, Mn, Cr, Cd, Pb, Cu, Fe, Zn, Mg, K, Na, Ca metodà atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej, u ywajàc aparatu Pye Unicam SP-9, w p omieniu acetylen powietrze. Dok adnoêç oznaczeƒ by a rz du 0,1 µg/g. Metody by y walidowane za pomocà oznaczeƒ pierwiastków w materiale referencyjnym NIST-1400 i NIST Wyniki oznaczeƒ w stosunku do deklarowanych zawartoêci ró ni y si w zakresie 2,6 6,3% dla Pb; 2,4 4,8% dla Cd; 3,6 7,8% dla Cr; 1,2 3,8% dla Zn. Wyniki badaƒ Kryteria przydatnoêci tkanki kostnej g owy koêci udowej jako biomarkera nara enia na wybrany pierwiastek np. mangan sà nast pujàce: 6 istotnie ró na zawartoêç danego pierwiastka tab. I, 6 zawartoêç manganu potencjalnie zale na od p ci (osteoporoza), 6 wàski zakres zmian zawartoêci Mn wokó Êredniej geometrycznej ryc. 1, 6 jednoznacznie (w miar ) okreêlone rodzaje interakcji mi dzy wybranymi pierwiastkami tab. II, 6 w d ugim okresie czasu ustabilizowana kumulacja wybranych pierwiastków fizjologicznie zb dnych, 6 zmiana zawartoêci wybranych metali w funkcji zmian zawartoêci hydroksyapatytów ryc. 2 6 mo liwoêç sformu owania równania regresji o znaczeniu prognozowym tab. III 6 okreêlenie roli wieku w procesie kumulacji. Analiza sposobu zmian zawartoêci pierwiastków, których zmiennoêç zale y od zró nicowanej roli czynników Êrodowiskowych lub stanu zdrowia oraz ich metabolizmu w tkance kostnej, wymaga okreêlenia: charakterystyki statystycznej zmian zawartoêci danego pierwiastka w tkance, charakteru rozk adu cz stoêci wyst powania danego pierwiastka, rodzaju interakcji mi dzy pierwiastkami, uczestniczàcymi w budowie struktury mineralnej koêci, wp ywu innych czynników na kszta towanie si charakterystycznych poziomów zawartoêci pierwiastków: p eç, na óg palenia. Tkanka kostna okreêlana jest jako miejsce tworzenia si zasobów wielu metali, ze zdolnoêcià wolnej wymiany do p ynów ustrojowych, dlatego te konieczne jest zrozumienie procesów metabolicznych, które majà zwiàzek z patologià tkanki kostnej. W ogólnej populacji badanych osób zawartoêci Mn wynoszà odpowiednio: w chrzàstce stawowej 10,53 µgmn/g s.m., koêci gàbczastej 11,05 µgmn/g s.m. i koêci korowej 9,33 µgmn/g s.m. W populacji m czyzn st enia Mn wynosi y odpowiednio: 10,46 µgmn/g s.m. chrzàstka stawowa, 11,75 µgmn/g s.m. koêç gàbczasta, 8,42 µgmn/g s.m. koêç korowa. ZawartoÊç Mn u kobiet kszta tuje si na podobnym poziomie, w chrzàstce stawowej 10,60 µgmn/g s.m., w koêci gàbczastej 10,77 µgmn/g s.m., natomiast w koêci korowej zawartoêç Mn jest wi ksza u kobiet ni u m czyzn i wynosi 9,55 µgmn/g s.m. Swoistà rol p ci potwierdzajà tak e najbardziej prawdopodobne statystycznie maksymalne st enia tego pierwiastka, bowiem sà one istotnie wi ksze (p 0,05) u kobiet w porównaniu do m czyzn o 1,95 µgmn/g s.m. chrzàstka stawowa, 12 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

14 Tabela 1. Charakterystyka wyst powania Mn w g owie koêci udowej [µg/g s.m.] Table 1. Statistical characterics of occurrence Mn in the femur head [µg/g d.m.] Ârednia geometryczna Zakres zmian Statystyczny zakres Wspó czynnik zmiennoêci Cz stoêç wyst powania Ca a populacja badana M czyêni Kobiety chrzàstka stawowa koêç gàbczasta koêç korowa chrzàstka stawowa koêç gàbczasta koêç korowa chrzàstka stawowa koêç gàbczasta koêç korowa 10,53512,58 0,66 74,60 10,99 18,02 158% 0 10, 45,1% 11,0557,39 0,93 51,28 10,69 19,07 54% 10 20, 48,1% 9,3355,57 4,61 25,20 8,27 12,68 31% 5 10, 59,4% 10,4657,38 0,66 27,38 9,13 17,65 54% 5 10, 20,3% 11,7559,70 6,93 24,88 9,98 14,95 22% 5 10, 43% 8,4252,92 5,33 12,97 5,19 12,97 9% 9 10, 40% 10,60514,12 0,99 74,60 10,18 19,60 199% 0 10, 48% 9,5555,99 4,61 25,20 8,19 13,57 36% 5 10, 54% 10,7758,27 0,93 54,28 10,08 15,32 68% 10 20, 47% % 60 kobiety m czyêni µg/g Rycina 1. Cz stoêç wyst powania manganu w g owie koêci udowej kobiet i m czyzn. Figure 1. Frequency of occurrence of manganese in the women s and men s femur head. Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 13

15 Tabela 2. Wspó czynniki korelacji dla poszczególnych cz Êciach g owy koêci udowej (p 0,05 dla r 0,35). Table 2. The coefficient s correlation for individual parts the femur head (p 0,05 for r 0,35). chrzàstka stawowa koêç gàbczasta koêç korowa wiek 10,85 10,70 10,76 Zn 0,23 10,35 10,07 Pb 0,50 0,71 10,43 Cd 10,71 10,04 10,78 Ni 0,68 0,58 10,81 Cu 0,64 0,39 10,79 Mn 10,65 10,66 10,55 Cr 10,76 10,75 10,79 Fe 0,24 10,22 10,04 Co 10,17 0,73 10,38 Average over [Th12, L1, L2, L3] mg Ca-HA/ml Male 57 years Bone mineral density [mg Ca-Ha/ml] trabecular cortical [Th12] 51,0 160,0 [L1] 43,7 170,4 [L2] 44,2 215,9 [L3] 41,1 235,6 average 45,0±4,2 195,5±36,1 Rycina 2. St enie hydroksyapatytu wapnia w istocie gàbczastej kr gów [mg/ml]. Figure 2. The content of hydroxyapatite of calcium in trabecular bone of vertebrae [mg/ml]. 14 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

16 Tabela 3. Zestawienie równaƒ regresji opisujàcych zmiany zawartoêci metali w funkcji zmian hydroksyapatytów (p 0,05 dla r 0,30). Table 3. The equations of regress describing the change of metal contents in function of the changes the hydroxyapatities (p 0,05 for r 0,30). Chrzàstka stawowa Mn415,0410,08*hydroksyapatyt, r410,65 Pb433,60&0,70*hydroksyapatyt, r40,50 Cd46,8910,03*hydroksyapatyt, r410,71 Cd46,8910,03*hydroksyapatyt, r410,76 Cr4142,7311,49*hydroksyapatyt, r410,76 KoÊç korowa Cd413,1510,11*hydroksyapatyt, r410,78 Co437,4310,18*hydroksyapatyt, r410,38 Pb4101,2910,20*hydroksyapatyt, r410,43 Cr434,7210,27*hydroksyapatyt, r410,79 Cu434,7210,27*hydroksyapatyt, r410,65 Ni434,4610,20*hydroksyapatyt, r410,81 Mn414,9310,09*hydroksyapatyt, r410,55 KoÊç gàbczasta Mn414,5110,08*hydroksyapatyt, r410,66 Co417,8510,12*hydroksyapatyt, r40,73 Cr4131,8711,36* hydroksyapatyt, r410,75 Zn4376,2411,17*hydroksyapatyt, r410,35 Tabela 4. Ilorazy zawartoêci danego pierwiastka i manganu w badanych cz Êciach g owy koêci udowej. Table 4. The quotient the trace element and manganese contents in studied parts of femur head. Okres ogólna populacja m czyêni kobiety s g k s g k s g k Okres Zn 27,4 19,47 19,18 35,25 18,98 27,76 24,81 19,69 17, Pb 7,65 6,30 8,55 8,99 7,25 9,58 7,16 5,94 7,69 15,6 Cd 0,53 0,88 0,403 0,59 0,41 0,39 0,56 0,91 0,41 1,1 Ni 2,37 2,65 2,01 2,17 2,15 2,13 2,37 2,21 1,99 4,3 Cu 1,45 1,06 1,35 1,37 0,83 1,26 1,48 1,18 1,37 48,9 Cr 4,19 3,63 1,71 7,02 5,43 1,33 3,43 3,06 1,81 16,7 Fe 16,99 16,79 14,54 18,11 13,45 10,11 16,52 18,51 26, Co 2,81 2,44 2,55 2,71 2,41 2,54 2,84 2,39 2,55 11,5 s- chrzàstka stawowa; g - koêç gàbczasta; k - koêç korowa Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 15

17 o 0,57 µgmn/g s.m. koêç gàbczasta i o 0,53 µgmn/g s.m. koêç korowa (tab. I). Ustalone ró nice zawartoêci Mn sà statystycznie znamienne (test Ko mogorowa Smirnowa). Przebieg cz stoêci wyst powania zawartoêci Mn, obserwowany dla kobiet posiada charakter normalny lub w przybli eniu normalny prawostronnie rozwini ty. Wówczas wspó czynniki skoênoêci charakteryzujàce chrzàstk stawowà, koêç gàbczastà i korowà, wynoszà odpowiednio 2,71; 2,89; 1,71. Ponadto dla kobiet wszystkie krzywe rozk adu Gaussa posiadajà spiczaste maksimum wyst powania. Wspó czynnik kurtozy równa si dla chrzàstki stawowej 8,91, a dla koêci gàbczastej 12,28. Zmiany zawartoêci Mn zmieniajà si proporcjonalnie z wiekiem tylko w koêci korowej u m czyzn (0,99). Przeciwnie u kobiet, s aby wp yw wieku obserwowano dla chrzàstki stawowej (0,27), jednak w pozosta ych cz Êciach g owy koêci udowej m czyzn i kobiet dostrze ono istotnà rol tego czynnika. Interpretujàc wyniki zmian zawartoêci poszczególnych metali, w takt zmian zawartoêci hydroksyapatytu, trzeba pami taç o istnieniu odwrotnie proporcjonalnej zale noêci z wiekiem pacjenta. W badanej grupie ludzi, w wieku lat, zmiany osteoporetyczne zwiàzane sà z ubytkiem hydroksyapatytu. Dlatego przeprowadzona krzy owa analiza statystyczna zmian zawartoêci hydroksyapatytu w funkcji wieku, ustali a, e ujemny wspó czynnik korelacji potwierdzi t tendencj zmian dla chrzàstki stawowej 0,85 i dla koêci gàbczastej 0,70, co jednoczeênie skutkowa o obni eniem zawartoêci Ca w koêciach. W koêci korowej wspó czynniki korelacji opisujàce zmian zawartoêci hydroksyapatytu z zawartoêciami poszczególnych metali wynosi y: Pb (10,43), Cd (10,78), Ni (0,81), Cu (0,79), Mn (10,55), Cr (10,79), Co (10,38) tab. II. Procesy odwapnienia narastajà z wiekiem pacjenta i obni eniem si zawartoêci hydroksyapatytu. Ten fakt jednak nie pozwala uznaç, e mangan jest antagonistà wapnia. W tej cz Êci g owy koêci udowej zachodzi swoisty proces zat ania wspomnianych metali. Zmiany wyst powania Mn i Cd w tkance kostnej sà wynikiem interakcji z innymi pierwiastkami w szczególnoêci o znaczeniu fizjologicznym. W przypadku manganu kierunek zmian jest we wszystkich rodzajach tkanek ustabilizowany, ujemne wspó czynniki korelacji wskazujà, e jest on w tkance kostnej dyskryminowany. Podobnie jak kadm w chrzàstce stawowej i koêci korowej. Jednak w przypadku Cd obserwujemy wyraênie nieuporzàdkowane zmiany jego zawartoêci w koêci gàbczastej. W pewnym stopniu jest to wynikiem antagonizmu pomi dzy Cd a Zn, na co wskazuje ujemna wartoêç wspó czynnika korelacji 10,35 dotyczàca cynku. Podobnie do Mn przebiegajà w tkance kostnej zmiany zawartoêci chromu. Wszystkie rodzaje tkanek opisuje ujemny wspó czynnik korelacji. Udzia i sposób zmian Mn w koêci korowej (10,55), gàbczastej (0,66) i chrzàstki stawowej (10,65) w funkcji zmian hydroksyapatytu, opisuje podobny istotny ujemny wspó czynnik korelacji oraz odpowiednie równania regresji: Mn414,9310,092C hydroksyapatytu Mn414,5510,082C hydroksyapatytu Mn415,0410,082C hydroksyapatytu Wymienione zale noêci wskazujà na równomierny udzia Mn w strukturze g owy koêci udowej oraz na podobny metabolizm tego pierwiastka, charakterystyczna jest identyczna wartoêç wspó czynnika a, opisujàcego szybkoêç zmiany zawartoêci Mn w funkcji zmian zawartoêci hydroksyapatytu rz du 0,0810,09. Z tà szybkoêcià obni a si zawartoêç Mn ze wzrostem iloêci hydroksyapatytu tab. III. Oznacza to tylko, e zachodzi podobny proces ilo- Êciowego nasycenia si osteoporetycznej tkanki kostnej manganem. Statystycznie maksymalny poziom wyst powania obrazuje wartoêç wyrazu wolnego, która wynosi on oko o 15,0 µg/g s.m. Tkanka kostna g owy koêci udowej mo na byç uznana jako biomarker nara enia na Mn poniewa iloêci kumulowanego manganu sà zró nicowane ze wzgl du na wyst powanie innych pierwiastków oraz rodzaj tkanki. Mangan uczestniczy w zmianach odwrotnie proporcjonalnych z iloêciach hydroskyapatytu z wyznaczonà szybkoêcià wymiany 0,08 µg/g. Dla celów oceny stopnia nara enia manganem w oparciu o jego oznaczenie w tkance kostnej mo na uznaç, e b dà to wartoêci wi ksze od 0,15 µg/g s. m., którà to wartoêç mo na uznaç za maksymalnà fizjologiczna wartoêç. Hydroksyapatyt jest strukturà krystalicznà z mo liwoêcià wymiany jonów w jego naro ach, przy czym mo liwa jest wymiana w 2 kierunkach np. kumulacja Ni i Cu w koêci gàbczastej i chrzàstce stawowej (dodatni wspó czynnik korelacji) a dyskryminacja jonów tych pierwiastków w koêci korowej (ujemny wspó czynnik korelacji). Hydroksyapatyt dzi ki swoim mo liwoêciom zmiany sk adu mineralnego jest miejscem, w którym dokonuje si z jednej strony kumulacja Pb kosztem Ca lub sta a kumulacja w d u szym okresie czasu Pb, potwierdzajà to dodatnie wspó czynniki korelacji dla chrzàstki stawowej i koêci gàbczastej. Dyskusja Tkanka kostna pozwala oceniç stopieƒ nara enia danej osoby w d ugim okresie np. o owiem pracowników zak adów przetwórczych rud metali kolorowych. Okaza o si, e w przypadku manganu 16 Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

18 w Êwietle porównaniu wyników z tab. IV z danymi WSSE a jego zawartoêç w powietrzu wynika, e ten postulat jest tak e spe niony do manganu, nie mniej trzeba uznaç, e oprócz stwierdzenia du ej czu oêci na wyst powanie manganu przejawiajàcych si dynamicznymi w procesie kumulacji lub dyskryminacji jako rezultat dyskryminacji z innymi pierwiastkami to badania zawartoêci manganu w tkance kostnej mogà stanowiç wartoêciowà pomocniczà informacj o ostatecznej kumulacji manganu tak e w d u szym okresie czasu. Pomocnicza rola tkanki kostnej g owy koêci udowej w ocenie stopnia nara- enia na mangan determinowana jest faktem pozyskiwania jej tylko w przypadku endoprotezoplastyki jednak e du e iloêci przypadków reprezentujàcych dany obszar lub populacj pozwala oszacowaç wp yw danej emisji przemys owej zawierajàcej du e iloêci Mn. Przeprowadzona analiza pozwoli a porównaç Êrednie st enia analizowanych metali w okresach czasowych: i Z porównania danych zawartych w tab. IV wynika, e wyniki dotyczàce okresu sà istotnie ni sze (p 0,01) w porównaniu do wyników charakteryzujàcych okres [6]. Znamiennie ni sze sà zawartoêci nast pujàcych metali: Pb, Cd, Ni, Mn i Cr. Potwierdzeniem tych wyników sà dane ze Âlàskiej Wojewódzkiej Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej w Katowicach, które mówià o tym, e w roku opad py u wynosi 156 µg/(m 2 rok), natomiast w latach wyraênie si zmniejszy i wynosi 55 g/(m 2 rok) [7]. Zgodnie ze wskazówkami zawartymi w piêmiennictwie obliczono ilorazy zawartoêci danego pierwiastka i manganu w badanych cz Êciach g owy ko- Êci udowej tab. IV [4, 5]. WartoÊci ilorazów zawartoêci Mn w odniesieniu do Zn, Pb, Cr sà wi ksze dla m czyzn w porównaniu dla kobiet. Porównujàc dwa przedzia y czasowe: lata i obserwuje si znacznie wi ksze ilorazy w okresie , wynika to z mniejszej zawartoêci Mn w tych przedzia ach czasowych. Podobne wartoêci ilorazów obserwowano tylko dla Cd. Porównanie wyników w asnych z danymi z pi- Êmiennictwa wskazuje, e poziom Mn oznaczony w koêciach przez Garcia i wsp. [8] wynosi 0,17 µg/g i by mniejszy, przy czym nie podano dok adnie w jakich koêciach oznaczano ten pierwiastek. Kuo i wsp. [3] oznaczali zawartoêç manganu w koêciach u ludzi zamieszka ych w Tajwanie i wynosi a ona 0,7 µg/g. Znacznie wi ksze zawartoêci Mn oznaczy Hisanaga i wsp. [9, 10] w ebrach Japoƒczyków pochodzàcych z wykopalisk, zawartoêci te by y rz du µg/g. Dodaç nale y, e przy ocenie przydatnoêci rodzaju danej tkanki jako biomarkera ekspozycji wa ne sà tak e dotychczasowe informacje o roli wybranych pierwiastków w organizmie. Niektóre z nich mogà posiadaç znaczenie fizjologiczne lub zb dne fizjologiczne, w szczególnoêci do tej 2 grupy pierwiastków zaliczyç mo na te, które nie stanowià g ównie o sk adzie mineralnym tkanki kostnej np. Co i Cd. Wnioski 1. ZawartoÊç manganu w g owie koêci udowej w funkcji zawartoêci hydroksyapatytu zmienia si odwrotnie proporcjonalnie z szybkoêcià reakcji wymiany 0,08 µg/g. 2. Statystycznie maksymalna fizjologiczna zawartoêç Mn w hydroksyapatycie wynosi 15,0 µg/g s.m. 3. W procesie osteoporozy Mn nie jest antagonistà wapnia. PiÊmiennictwo 1. Langauer-Lewowicka H., Mangan zagro enia Êrodowiskowe, 2004, Med.Ârod. 7(1) Kabata-Pendias A., Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków Êladowych PWN, Warszawa, Kuo H.W., Kuo S.M., Chou C.H., i wsp.: Determination of 14 elements in Taiwanese bones. Sci. Total. Environ. 2000; 255: Kwapuliƒski J, Brodziak B.: Femur capitulum as probable biomarker of exposure of organizm by heavy metals. Ann Acad Med Silesien 2001; 32: Kwapuliƒski J, Brodziak B, Bogunia M.: Relative changes of elements in the human osseous tissue. Bull Environ Contam Tox 2003; 70: Jurkiewicz A., Rozprawa doktorska pt. Wykorzystanie g owy koêci udowej jako biomarkera metali ci kich. Wydzia Lekarski. Zabrze. 7. Zanieczyszczenie atmosfery w województwie Êlàskim w latach ÂWSSE. Katowice Garcia F., Ortega A., Domingo J.L., i wsp.: Accumulation of metals in autopsy tissues of subjects living in Tarragona county, Spain. J Environ Sci Health 2001; 36: Hisanaga A., Eguchi Y., Hirata M., i wsp.: Lead levels in ancient and contemporary Japanes bones. Biol Trace Elem Res 1988; 16: Hisanaga A., Hirata M., Tanaka A., i wsp.: Variation of trace metals in ancient and contemporary Japanes bones. Biol Trace Elem Res 1988; 22: Adres do korespondencji Prof. dr hab. Jerzy Kwapuliƒski Katedra i Zak ad Toksykologii Wydzia u Farmaceutycznego Âlàskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Sosnowiec ul. Jagielloƒska 4, tel.: kwapulinski@sum.edu.pl Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 17

19 WP YW WYBRANYCH CZYNNIKÓW BEHAWIORALNYCH NA ZAWARTOÂå ARSENU W KAMIENIACH Ó CIOWYCH MIESZKA CÓW POLSKI PO UDNIOWEJ THE INFLUENCE OF BEHAVIOURAL FACTORS ON THE ARSENIC CONTENT IN GALLSTONES OF INHABITANTS FROM SOUTHERN POLAND Jerzy Kwapuliƒki 1, Bo ena Ahnert 1, Mariusz Bogunia 1, Barbara Brodziak-Dopiera a 1, Jolanta Kowol 1, Robert Rochel 1, Edyta Bogunia 2 1 Katedra i Zak ad Toksykologii Wydzia u Farmaceutycznego Âlàskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Kierownik Katedry i Zak adu Toksykologii: Prof. dr hab. J. Kwapuliƒski 2 Zak ad Proteomiki Âlàskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Streszczenie Przeprowadzono badania nad zmianami wyst powania arsenu w kamieniach ó ciowych pobranych od 93 kobiet (33 kobiet palàcych, a 60 kobiet niepalàcych tytoƒ) oraz 40 m czyzn (14 palàcych, a 26 niepalàcych tytoƒ). Sk ad pierwiastkowy kamieni ó ciowych okreêlono metodà ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spektroskopy atomowa spektroskopia emisyjna z plazmà wzbudzonà indukcyjnie). Badania nad wyst powaniem arsenu w z ogach kamieni ó ciowych wykaza y obecnoêç wi kszych jego zawartoêci u kobiet (0,55 µg/g) w porównaniu do m czyzn (0,50 µg/g). Wykazano odmienny charakter zmian zawartoêci arsenu w z ogach p cherzyka ó ciowego w zale noêci od wp ywu czynników behawioralnych (wiek, miejsce zamieszkania, wykszta cenie, palenie tytoniu, dieta, spo ywanie kawy, alkoholu, oty oêç). Abstract The studies were carried out on the changes in arsenic content in concretions of gallstones which were taken from 93 women (33 smoking and 60 no smoking) and 40 men (14 smoking and 26 no smoking), respectively. The elemental composition of gallstones was determined with ICP-AES method (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy). Studies on arsenic occurrence in concretions of gallstones showed the presence of its higher concentrations in case of women (0,55 µg/g) in comparison with men (0,50 µg/g). It was shown a differences in pattern of changes of arsenic concentration in gallstones in case of influence of behaviour factors (age, place of living, education, diet, coffee and alcohol consumption, smoking, obesity). Keywords: arsenic, behavioural factors, gallstones S owa kluczowe: arsen, czynniki behawioralne, kamienie ó ciowe Nades ano: Zatwierdzono do druku: Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)

20 Wst p Arsen jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w Êrodowisku cz owieka. W tkankach zwierz cych wyst puje w zakresie rz du 0,0X-X0 µg/g [1]. Ârednie st enie arsenu w tkankach organizmów ludzi zamieszkujàcych Europ Zachodnià wynosi 0,025 0,03 µg/g, przy czym podwy szone zawartoêci wyst pujà w wàtrobie, we w osach, paznokciach, koêciach i skórze [1]. W ywnoêci produkowanej w zasi gu emisji hut miedzi arsen mo e wyst powaç w granicach 0,10 0,25 µg/g. W wodzie zawartoêç arsenu wynosi na ogó 10 µg/dm 3 [2]. Dziennie doros y cz owiek w ró nych krajach pobiera arsen z po ywieniem ( àcznie z wodà) w ilo- Êciach: 67 µg w Wielkiej Brytanii, 118 µg w Danii i 985 µg w Japonii, przy czym oko o 60 70% tej dawki pochodzi z ryb lub innej ywnoêci morskiej. Dawka fizjologiczna arsenu dla doros ego cz owieka wynosi od 12 do 25 µg na dzieƒ, a toksyczna od 5 do 50 mg na dzieƒ. [1]. Niewielkie iloêci arsenu dzia ajà na cz owieka iorganizmy zwierz ce stymulujàco i sà stosowane w farmakologii oraz jako dodatek do pasz [3]. Zwiàzki arsenu ulegajà biotransformacji w organizmie ludzi i zwierzàt: jest wydalany z moczem, ka em, mlekiem a tak e kumulowany jest we w osach i skórze. Kumulacja arsenu odbywa si w tkankach bogatych w kreatyn (w osy, paznokcie i skóra) oraz wnab onku przewodu pokarmowego i o ysku [2]. ZawartoÊç arsenu we w osach wykorzystywana jest w rozpoznawaniu zatruç. Odk adanie arsenu we w osach i paznokciach nast puje powoli, ale jest d ugotrwa e, podczas gdy z p ynów ustrojowych jest on szybko wydalany [1]. Zwiàzki arsenu wykazujà powinowactwo do wielu enzymów zawierajàcych grupy sulfhydrylowe imogà blokowaç ich dzia anie, a przede wszystkim powodujà zaburzenia cyklu Krebsa, zniekszta cajàc przebieg procesów metabolicznych komórek w wàtrobie oraz nerkach. TrójwartoÊciowy arsen jest zazwyczaj bardziej szkodliwy od pi ciowartoêciowego, a nieorganiczne zwiàzki od organicznych [2]. G ównymi skutkami przewlek ego dzia ania arsenu u ludzi sà zmiany skóry (czerniak z oêliwy) ib on Êluzowych oraz uszkodzenie nerwów obwodowych w postaci polineuropatii oraz efekty kancerogenne i teratogenne. D ugoletnie nara enie inhalacyjne znacznie zwi ksza zapadalnoêç na raka p uc, natomiast doustne przyjmowanie zwiàzków arsenu wywo uje g ównie raka skóry [2]. Zakres fizjologicznych st eƒ arsenu we krwi wynosi 0,002 0,06 µg/g, 0,01-0,06 µg/cm 3, we w osach 0,01 0,81 µg/g [2]. Dogodnym wskaênikiem oceny nara enia na arsen wch oni ty z przewodu pokarmowego jest st enie arsenu we w osach. U osób nara onych zawodowo na arsen (w hutach) stwierdza si bardzo du e st enia we w osach µg/g [2]. Celem pracy by a poêrednia ocena nara enia arsenem w nawiàzaniu do zawartoêci wybranych pierwiastków w dymie tytoniowym, dokonana na przyk adzie ludzkich kamieni ó ciowych, pochodzàcych od kobiet i m czyzn palàcych oraz niepalàcych tytoƒ. Analiz eliminacji arsenu do z ogów p cherzyka ó ciowego przeprowadzono równie w oparciu o wp yw czynników behawioralnych (wiek, miejsce zamieszkania, wykszta cenie, dieta, spo ywanie kawy, alkoholu, oty oêç). Materia i metody Materia em do badaƒ by y kamienie ó ciowe w przebiegu kamicy ó ciowej, pozyskane Êródoperacyjnie od 93 kobiet (33 kobiet palàcych, a 60 kobiet niepalàcych tytoƒ) oraz 40 m czyzn (14 palàcych, a 26 niepalàcych tytoƒ) zamieszkujàcych tereny Polski po udniowej. Pozyskane kamienie ó ciowe suszono w suszarce laboratoryjnej, w temperaturze 105 C51 C, do sta ej masy (50,001 g), a nast pnie rozdrabniano. Rozdrobniona próbka o masie 0,5 g zadawana by a 5 cm 3 spektralnie czystego 65% HNO 3 (V) (Supra pure Merck), pozostawiona pod przykryciem, po 24 godzinach roztwór odparowywano do sucha na aêni piaskowej, a nast pnie ponownie zalewano 3 cm 3 spektralnie czystego 65% HNO 3 (V) i 2 cm 3 70% HClO 4. Zmineralizowane próby (klarowny roztwór) przenoszono iloêciowo do kolby miarowej o pojemnoêci 25 cm 3 i uzupe niano wodà redestylowanà do kreski. W tak przygotowanych roztworach zawartoêç arsenu oznaczano metodà ICP-AES. Precyzja pomiaru dla arsenu wynosi a 1,3%, natomiast wykrywalnoêç tego pierwiastka wynosi a 0,01 µg/g. Wyniki badaƒ Zagadnienie wyst powania arsenu w kamieniach ó ciowych zobrazowano na przyk adzie kobiet i m czyzn palàcych oraz niepalàcych tytoƒ, zamieszkujàcych rejony Polski po udniowej (tabela I). Charakterystyka statystyczna wyst powania arsenu w kamieniach ó ciowych kobiet wykaza a, e na óg palenia tytoniu, w przeciwieƒstwie do m czyzn, nie decyduje o zwi kszeniu jego zawartoêci w kamieniach ó ciowych. Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2) 19