Arsen (As) Zastosowanie: rolnictwo, leśnictwo (herbicydy), konserwacja drewna,produkcja szkła, barwników, środek przyspieszający wzrost w hodowli drobiu i świń, produkcja leków (lek Fowlera, uŝywany w leczeniu niedokrwistości) Wchłanianie: z przewodu pokarmowego, z układu oddechowego Wydalanie: z kałem, moczem, potem, mlekiem Kumulacja: tkanki bogate w kreatynę: włosy, paznokcie, skóra oraz nabłonek przewodu pokarmowego
Dawka śmiertelna: 70-300 mg (dzienne pobranie As: 10-370 µg) W rybach i skorupiakach ponad 100 µg/g W pobliŝu hut miedzi: Ŝywność moŝe zawierać 100-2500 µg
Mechanizm działania toksycznego związków arsenu Zaburzenia procesów metabolicznych komórek wątroby i nerek: inhibicja enzymów poprzez blokadę grup sulfhydrylowych białek Inhibicja enzymów NAD-zaleŜnych Rozkojarzenie procesów mitchondrialnej oksydacyjnej fosforylacji Zatrucia ostre Bóle brzucha, krwiomocz, trudności w oddychaniu, Ŝółtaczka, leukopemia, zaburzenia układu nerwowego, uszkodzenia błon śluzowych układu oddechowego, oczu i odsłoniętych partii skóry
Zatrucia przewlekłe Zmiany skóry i błon śluzowych Uszkodzenie nerwów obwodowych Perforacja przegrody nosowej Brodawkowate zrogowacenia skóry Niedokrwistość Rak płuc Rak skóry Amplifikacja genów Wzrost ekspresji białka p53 Aberracje chromosomowe Zahamowanie aktywności enzymów zaangaŝowanych w naprawę DNA Potencjalny mutagen wytwarzający reaktywny tlen Zwiększa ryzyko wystąpienia raka skóry, płuc, wątroby i prostaty
Chrom (Cr) Prawdopodobnie pierwiastek niezbędny Zastosowanie: produkcja barwników, garbników, cementu, galwanizacja Wchłanianie: z przewodu pokarmowego, przez układ oddechowy, przez skórę Wydalanie: z kałem, moczem Kumulacja: włosy, płuca, wątroba, nerki, śledziona, szpik kostny.
Znaczenie biologiczne Udział w metabolizmie glukozy (Czynnika Tolerancji Glukozy GTF) Udział w metabolizmie białek i lipidów, głównie cholesterolu Wchodzi w skład enzymów (np. trypsyny) Występuje w niektórych kwasach rybonukleinowych Dawka śmiertelna: 1-8 g, w zaleŝności od związku Cr (dzienne pobranie Cr: 60-290 µg)
Mechanizm działania toksycznego związków chromu Powinowactwo do wielu enzymów Redukcja Cr (VI) do Cr(III)-trwałe kompleksy np. z DNA Interakcje z biologicznie aktywnymi substancjami Tworzenie trwałych kompleksów z białkami i zdolność wytrącania białek Uszkodzenie DNA Ryzyko wystąpienia nowotworów płuc i brodawczaków Niedobór chromu Zmniejszenie aktywności insuliny Osłabienie, ograniczenie wzrostu, zaburzenia w metabolizmie białek, zmiany w układzie krąŝenia
Zatrucia ostre Bóle brzucha, wymioty, krwawa biegunka, krwiomocz, owrzodzenie układu pokarmowego Zatrucia przewlekłe Kaszel, krwawienie z nosa, chrypka, bóle i zawroty głowy, łzawienie oczu, bezsenność, biegunka, wymioty Perforacja przegrody nosowej, dychawica oskrzelowa Owrzodzenia skórne Uczulenia; obrzęk powiek, pokrzywowy rumień, grudki obrzękowe i wysiękowe Wady wrodzone płodu: rozszczep podniebienia, przepukliny, zmiany w kościach czaszki Rak płuc
Cynk (Zn) Niezbędny dla człowieka Źródło: spalanie węgla, ropy naftowej, odpadów komunalnych, preparaty ochrony roślin, nawozy fosforowe, składnik stopów, powłok antykorozyjnych, wyrób farb, lecznictwo, przemysł gumowy, kosmetyczny, tekstylny, papierniczy i ceramiczny Wchłanianie: układ pokarmowy i oddechowy Wydalanie: z kałem, z moczem Kumulacja: wątroba, nerki, gruczoły płciowe, tkanka kostna
Znaczenie biologiczne Składnik polimerazy RNA, anhydrazy węglanowej, SOD, karboksypeptydazy, dehydrogenazy alkoholowej, mleczanowej
Mechanizm działania toksycznego związków cynku Współdziała z innymi metalami (Cu, Fe, Ca) w procesach biologicznych, powoduje zaburzenia w układzie krąŝenia i moŝe powodować zaburzenia psychiczne Dawka śmiertelna:??? (dzienne pobranie Zn: 10-15 mg)
Zatrucia ostre PodraŜnienie górnych dróg oddechowych, bóle głowy, mięśni i stawów, rozbicie i osłabienie, wysoka gorączka i leukocytoza, bóle w klatce piersiowej, dreszcze i poty Zatrucia przewlekłe PodraŜnienie dróg oddechowych, zaburzenia funkcjonowania układu pokarmowego, niedokrwistość, bezsenność, upośledzenie pamięci, zaburzenia słuchu, nadmierna potliwość, podraŝnienia skóry i błon śluzowych, uczulenia
Glin (Al) Źródło: emisja pyłów ze spalania węgla, odpadów, przemysł metalurgiczny, cementowy, papierniczy, tworzyw sztucznych, wyrób naczyń kuchennych. Występuje we wszystkich środkach spoŝywczych. Stosowany w preparatach farmaceutycznych (alugastrin, Gastrinal, malugastrin), środki buforujące w preparatach, aspiryny, przeciw biegunce, hemoroidom, wymiotom. Wchłanianie: droga pokarmowa i oddechowa Wydalanie: kał, mocz, mleko Kumulacja: kości, mózg i wątroba, płuca
Mechanizm działania toksycznego związków glinu Interferencja z niezbędnymi metalami i metaloidami i zmiana ich dostępności biologicznej (Zn, Fe, Ca, Cr) wpływ na biosyntezę hemu przez zmiany aktywności enzymów biorących udział w jego powstawaniu (oksygenazy hemowej, ALA-S, ALA-D), zmiany oporności osmotycznej erytrocytów, zwiększenie rozmiarów erytrocytów, spadek aktywności ATP-azy Na-K i ATP-azy Mg Zaburzenia absorpcji Ŝelaza, tworzenie kompleksów z transferyną
Zaburzenia metabolizmu hemowego Al mitochondrium ALA syntetaza Glicyna + Bursztynylo-CoA α-amino-β-ketoadypinian CO 2 ALA dehydrataza, Syntetaza porfobiligenowa δ-aminolewulinian + δ-aminolewulinian porfobilinogen cytoplazma koproporfirynogen III porfobilinogenaza uroporfirynogen III dekarboksylaza uroporfirygenowa Al koproporfirynogen III Oksydaza i dekarboksylaza koproporfirynogenu, ferrochelataza protoporfiryna III-Fe 2+ mitochondrium Al
Zatrucia ostre Brak danych Zatrucia przewlekłe Pylica, bronchopneumonia Zespoły chorobowe po hemodializie Niedokrwistość, osteodystrofia, encefalopatia Powikłania przewlekłej niewydolności nerek wynikające z akumulacji glinu w organizmie Choroba Alzheimera, parkinsonizm, demencja starcza, padaczka, dystrofia mięśniowa, zmiany w płucach, zaburzenia odporności, zapalenie skóry, cukrzyca typu II, nowotworyśrodbłoniak, mięsak, zaburzenia płodu-zespół Downa
Kadm (Cd) Źródło: zabezpieczenia przed korozją, produkcja baterii niklowo-kadmowych, w elektrotechnice, w reaktorach jądrowych, w produkcji tworzyw sztucznych, jako środki ochrony roślin, barwienia tkanin Wchłanianie: droga oddechowa Wiązanie z metalotioneiną Wydalanie: kał Kumulacja: wątroba, nerki oraz w mniejszym stopniu trzustka, jelita, gruczoły, płuca
Mechanizm działania toksycznego związków kadmu -wolne jony kadmowe-wiązanie z atomami siarki, wodoru i tlenu -zmiana metabolizm cynku, miedzi, Ŝelaza, magnezu, wapnia i selenu -rozprzęŝenie fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach -zahamowanie oddychania tkankowego -zahamowanie aktywności enzymów związanych z procesami transportu jonów sodowych i potasowych -zaburzenia metabolizmu węglowodanów -zmniejszenie wydzielania insuliny -zahamowanie aktywności oksydaz -indukcja peroksydacji lipidów
Zatrucia ostre Uszkodzenie układu oddechowego i czynności nerek bóle głowy, wymioty, dreszcze, poty, gorączka pieczenie w klatce piersiowej, kaszel Zatrucia przewlekłe Rozedma płuc, uszkodzenie czynności nerek, zanik powonienia,zmiany w układzie kostnym, niedokrwistość Dawka śmiertelna: 350-3500 mg Dzienne spoŝycie: 10-20 µg
Mangan (Mn) Źródło: utleniacz w procesach metalurgicznych, do wytwarzania stopów, w przemyśle chemicznym, ceramicznym, włókienniczym, do produkcji barwników, środków ochrony roślin, nawozów sztucznych, środek przeciwstukowy w benzynie- metylocyklopentadienylotrikarbonylek manganu Wchłanianie: droga oddechowa i pokarmowa Wydalanie: kał, mocz, pot i mleko Kumulacja: wątroba, trzustka, nerki, jelita
Niezbędny dla zwierząt i ludzi -metabolizm węglowodanów, lipidów, formowanie tkanki łącznej, kości, reprodukcji -wchodzi w skład: MnSOD, dipeptydazy, arginazy, dezoksyrybonukleazy, dehydrogenazy kwasu cytrynowego -kataliza reakcji wiązania glukozamina-seryna w produkcji glikoprotein tkanki łącznej, syntezie cholesterolu i kwasów tłuszczowych -Aktywacja hydrolaz i karboksylaz StęŜenie we krwi: ok. 0.14 mg w wątrobie, nerkach, pluccach i mózgu 0.3-2.3 µg/g Dawka toksyczna: >0.3 mg/m 3
Zatrucia przewlekłe Uszkodzenie o.u.n (zniszczenie komórek zwojowych) Zaburzenia psychomotoryczne, halucynacje, zaburzenia mowy, ślinotok Zaburzenia chodzenia Uszkodzenie miąŝszu wątrobowego Choroba Basedowa Zmiany patologiczne krwi: hiperbetaglobulinemia, zwiększenie stęŝenia bilirubiny i aktywności aminotransferazy asparaginowej, zmniejszenie aktywności dehydrogenazy mleczanowej spadek stęŝenia magnezu, wzrost stęŝenia wapnia w osoczu, stęŝenia hemoglobiny i glutationu w krwinkach czerwonych
śelazo (Fe) Niezbędny dla człowieka (ciało człowieka zawiera ok. 4,5 g Fe) Potrzebny do syntezy hemoglobiny, mioglobiny, cytochromów, katalaz i innych białek hemowych i niehemowych Aktywuje wiele hydrolaz i karboksylaz StęŜenie w osoczu: ok. 1,3 mg/l, głównie związane z transferyną Dobowe zapotrzebowaie: 1-3 mg
Pokarm Przemiana Ŝelaza w ustroju Synteza hemoglobiny (szpik) Rozpad erytrocytów (śledziona, wątroba, szpik) Enzymy Fe 3+ Fe 2+ Nośnik OSOCZE Transferyna Fe 3+ Mioglobina Enzymy ferrytyna Wydalanie Ŝelaza (Ŝółć, kał, mocz, pot) Zapasy Ŝelaza (śledziona, wątroba, szpik) kał
śelazo funkcjonalne Hemoglobina Mioglobina Enzymy hemowe Enzymy niehemowe śelazo transportowe śelazo zapasowe transferyna Ferrytyna hemosyderyna
Mechanizm działania toksycznego Prawdopodobnie poprzez wiązanie się z grupami SH enzymów regulujących procesy oksydoredukcyjne w komórkach Zatrucia ostre Wymioty, krwawa biegunka, kwasica, zapaść krąŝeniowa, niedokrwistość, drgawki padaczkowe, śpiączka, śmierć
Nikiel (Ni) Źródło: przemysł chemiczny, spoŝywczy, do produkcji sprzętu laboratoryjnego i narzędzi chirurgicznych, elektrod, baterii, tworzyw sztucznych, stali stopowych, spalanie węgla i paliw płynnych, przemysł związany z produktem azbestu, rośliny wodne,warzywa (soja, suche ziarna strączkowe, orzechy i płatki owsiane), ryby, palenie papierosów Wchłanianie: droga oddechowa i pokarmowa, skóra Transport: kompleksy z albuminą, histydyną, α-makroglobuliną Wydalanie: mocz, Ŝółć, pot, łzy, mleko, plwocina, kał Kumulacja: mózg, nerki, płuca, wątroba, kości
Rola niklu: udział w metabolizmie lipidów, stabilizacja kwasów nukleinowych, zwiększenie aktywności hormonalnej Zatrucia ostre Karbonylkiem niklu: bóle i zawroty głowy, nudności, wymioty, uszkodzenie błon śluzowych, zapalenie oskrzeli i pluc, śmierć Zatrucia przewlekłe Egzema, swędzące wypryski, owrzodzenia przegrody nosowej, odczyny alergiczne dychawica i pylica płuc, uszkodzenia wątroby, nerek, śledziony i mózgu, nowotwory nosa, płuc, przewodu pokarmowego
Mechanizm działania toksycznego Aberracje chromosomowe Zaburzenia syntezy DNA Hamowanie procesów naprawczych DNA Wypadnięcie sekwencji DNA wzrost cytotoksyczności i genotoksycznościświatła UV i promieniowania RTG indukcja powstawania nadtlenku wodoru
Miedź (Cu) Źródło: przemysł wydobywczy i hutniczy przemysł elektryczny, produkcja stopów (mosiądz, brąz), środki do impregnacji drewna, środki owadobójcze i grzybobójcze Wchłanianie: droga oddechowa i pokarmowa Wydalanie: kał
Niezbędna dla człowieka (w ciele człowieka ok. 80 mg Cu) Składnik: CuSOD, oksydaza cytochromowa, oksydaza lizynowa, β-hydroksylaza dopaminowa, ceruloplazmina StęŜenie we krwi: 1.1 mg/l (kompleks z histydyną, treoniną, kwasem glutaminowym) Nadmiar - toksyczny Uszkodzenia wątroby, nerek, naczyń włosowatych, biegunka, skurcz jelit, swędzenie i zapalenie skóry, Ŝółtaczka hemolityczna, chroniczne uszkodzenie płuc Dawka śmiertelna:??? Dawka toksyczna: ok. 500 mg dzienna przyswajalność: ok. 2.5 mg
Wanad (V) Źródło: farbiarstwo, przemysł farb i lakierów, w produkcji szkła absorbującego promieniowanie UV, w procesach utleniania Wchłanianie: droga pokarmowa, oddechowa Transport: kompleksy z albuminą, histydyną, α- makroglobuliną Wydalanie: mocz, kał Kumulacja: nerki, płuca, wątroba, kości, tkanka tłuszczowa
Mechanizm działania toksycznego Wymiana siostrzanych chromatyd strukturalne mutacje chromosomów poliploidalność depolimeryzacja mikrotubul spadek indeksu mitotycznego produkcja wolnych rodników uszkodzenia DNA Zmiany w składzie białek, kwasów nukleinowych, grup SH Hamowanie procesów enzymatycznych
Zatrucia ostre PodraŜnienie spojówek, błon śluzowych nosa i gardła, zielone zabarwienie języka, ostry kaszel, krwotok z płuc, zmęczenie, depresja Zatrucia przewlekłe PodraŜnienie spojówek, błon śluzowych nosa i gardła, zielone zabarwienie języka, ostry kaszel, krwotok z płuc, zmęczenie, depresja, podwyŝszone ciśnienie krwi, objawy histerii, dychawica oskrzelowa, spadek ilości krwinek czerwonych, zapalenie nerek, zaburzenia układu krwiotwórczego i nerwowego